Mark Nordhoff assistito nella progettazione e realizzazione di collegamenti dei tubi. Ellen Struve ha contribuito a selezionare e acquisire le attrezzature utilizzate.

<ol>
	<li>Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rise+of+oxygen+in+Earth's+early+ocean+and+atmosphere.">The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere.</a> Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).</li><li>Raymond, J., Blankenship, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+the+oxygen-evolving+complex.">The origin of the oxygen-evolving complex.</a> Coord. Chem. Rev. 252 (3-4), 377-383 (2008).</li><li>Kendall, B., Reinhard, C. T., Lyons, T., Kaufman, A. J., Poulton, S. W., Anbar, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pervasive+oxygenation+along+late+Archaean+ocean+margins.">Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins.</a> Nature Geosci. 3 (9), 647-652 (2010).</li><li>Olson, S. L., Kump, L. R., Kasting, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+areal+extent+and+dissolved+oxygen+concentrations+of+Archean+oxygen+oases.">Quantifying the areal extent and dissolved oxygen concentrations of Archean oxygen oases.</a> Chem. Geol. 362 (1), 35-43 (2013).</li><li>Satkoski, A. M., Beukes, N. J., Li, W., Beard, B. L., Johnson, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+redox-stratified+ocean+3.2+billion+years+ago.">A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago.</a> Earth Planet. Sci. Lett. 430 (1), 43-53 (2015).</li><li>Holland, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oceans+-+Possible+Source+of+Iron+in+Iron-Formations.">Oceans - Possible Source of Iron in Iron-Formations.</a> Econ. Geol. 68 (7), 1169-1172 (1973).</li><li>Holland, H. D., Lazar, B., Mccaffrey, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+the+Atmosphere+and+Oceans.">Evolution of the Atmosphere and Oceans.</a> Nature. 320 (6057), 27-33 (1986).</li><li>Klein, C., Beukes, N. J., Schopf, J. W., Klein, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+distribution,+stratigraphy,+and+sedimentologic+setting,+and+geochemistry+of+Precambrian+iron-formations.">Time distribution, stratigraphy, and sedimentologic setting, and geochemistry of Precambrian iron-formations.</a> The Proterozoic Biosphere. , 139-146 (1992).</li><li>Poulton, S. W., Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferruginous+Conditions:+A+Dominant+Feature+of+the+Ocean+through+Earth's+History.">Ferruginous Conditions: A Dominant Feature of the Ocean through Earth's History.</a> Elements. 7 (2), 107-112 (2011).</li><li>Busigny, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+isotopes+in+an+Archean+ocean+analogue.">Iron isotopes in an Archean ocean analogue.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 133, 443-462 (2014).</li><li>Crowe, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoferrotrophs+thrive+in+an+Archean+Ocean+analogue.">Photoferrotrophs thrive in an Archean Ocean analogue.</a> PNAS. 105 (41), 15938-15943 (2008).</li><li>Jones, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogeochemistry+of+manganese+in+ferruginous+Lake+Matano,+Indonesia.">Biogeochemistry of manganese in ferruginous Lake Matano, Indonesia.</a> Biogeosciences. 8 (10), 2977-2991 (2011).</li><li>Lliros, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pelagic+photoferrotrophy+and+iron+cycling+in+a+modern+ferruginous+basin.">Pelagic photoferrotrophy and iron cycling in a modern ferruginous basin.</a> Sci. Rep. 5 (13803), (2015).</li><li>Koeksoy, E., Halama, M., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+modern+ferruginous+habitats+to+interpret+Precambrian+banded+iron+formation+deposition.">Using modern ferruginous habitats to interpret Precambrian banded iron formation deposition.</a> Int. J. Astrobiol. , 1-13 (2015).</li><li>Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+for+Proterozoic+ocean+chemistry.">A new model for Proterozoic ocean chemistry.</a> Nature. 396 (6710), 450-453 (1998).</li><li>Wu, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+physiology+and+cell-mineral+interactions+of+the+marine+anoxygenic+phototrophic+Fe(II)+oxidizer+Rhodovulum+iodosum+-+implications+for+Precambrian+Fe(II)+oxidation.">Characterization of the physiology and cell-mineral interactions of the marine anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidizer Rhodovulum iodosum - implications for Precambrian Fe(II) oxidation.</a> FEMS Microbiol. Ecol. 88 (3), 503-515 (2014).</li><li>Hungate, R. E., Macy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Roll-Tube+Method+for+Cultivation+of+Strict+Anaerobes.">The Roll-Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes.</a> Bull. Ecol. Res. Comm. 17 (1), 123-126 (1973).</li><li>Van Baalen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+marine+blue-green+algae.">Studies on marine blue-green algae.</a> Bot. mar. 4 (1-2), 129-139 (1962).</li><li>Sakamoto, T., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+at+low+temperature+causes+nitrogen+limitation+in+the+cyanobacterium+Synechococcus+sp.+PCC+7002.">Growth at low temperature causes nitrogen limitation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002.</a> Arch. Microbiol. 169 (1), 10-19 (1998).</li><li>Swanner, E. D., Mloszewska, A. M., Cirpka, O. A., Schoenberg, R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+oxygen+production+in+Archaean+oceans+by+episodes+of+Fe(II)+toxicity.">Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity.</a> Nature Geosci. 8 (2), 126-130 (2015).</li><li>Stookey, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferrozine+-+a+New+Spectrophotometric+Reagent+for+Iron.">Ferrozine - a New Spectrophotometric Reagent for Iron.</a> Anal. Chem. 42 (7), 779-784 (1970).</li><li>Fitch, M. W., Koros, W. J., Nolen, R. L., Carnes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeation+of+Several+Gases+through+Elastomers,+with+Emphasis+on+the+Deuterium+Hydrogen+Pair.">Permeation of Several Gases through Elastomers, with Emphasis on the Deuterium Hydrogen Pair.</a> J. Appl. Polym. Sci. 47 (6), 1033-1046 (1993).</li><li>Smith, A. J. B., Beukes, N. J., Gutzmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Composition+and+Depositional+Environments+of+Mesoarchean+Iron+Formations+of+the+West+Rand+Group+of+the+Witwatersrand+Supergroup,+South+Africa.">The Composition and Depositional Environments of Mesoarchean Iron Formations of the West Rand Group of the Witwatersrand Supergroup, South Africa.</a> Econ. Geol. 108 (1), 111-134 (2013).</li><li>Johnson, C. M., Beard, B. L., Klein, C., Beukes, N. J., Roden, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+isotopes+constrain+biologic+and+abiologic+processes+in+banded+iron+formation+genesis.">Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in banded iron formation genesis.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (1), 151-169 (2008).</li><li>Krepski, S. T., Emerson, D., Hredzak-Showalter, P. L., Luther, G. W., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+biogenic+iron+oxides+records+microbial+physiology+and+environmental+conditions:+toward+interpreting+iron+microfossils.">Morphology of biogenic iron oxides records microbial physiology and environmental conditions: toward interpreting iron microfossils.</a> Geobiology. 11 (5), 457-471 (2013).</li><li>Posth, N. R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbiological+processes+in+banded+iron+formation+deposition.">Microbiological processes in banded iron formation deposition.</a> Sedimentology. 60 (7), 1733-1754 (2013).</li><li>Maliva, R. G., Knoll, A. H., Simonson, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secular+change+in+the+Precambrian+silica+cycle:+Insights+from+chert+petrology.">Secular change in the Precambrian silica cycle: Insights from chert petrology.</a> Geol. Soc. Am. Bull. 117 (7-8), 835-845 (2005).</li><li>Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K. O., Newman, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deposition+of+banded+iron+formations+by+anoxygenic+phototrophic+Fe(II)-oxidizing+bacteria.">Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria.</a> Geology. 33 (11), 865-868 (2005).</li><li>Krepski, S. T., Hanson, T. E., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+a+novel+biomineral+stalk-forming+iron-oxidizing+bacterium+from+a+circumneutral+groundwater+seep.">Isolation and characterization of a novel biomineral stalk-forming iron-oxidizing bacterium from a circumneutral groundwater seep.</a> Environ. Microbiol. 14 (7), 1671-1680 (2012).</li><li>Czaja, A. D., Johnson, C. M., Beard, B. L., Roden, E. E., Li, W. Q., Moorbath, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+Fe+oxidation+controlled+deposition+of+banded+iron+formation+in+the+ca.+3770+Ma+Isua+Supracrustal+Belt+(West+Greenland).">Biological Fe oxidation controlled deposition of banded iron formation in the ca. 3770 Ma Isua Supracrustal Belt (West Greenland).</a> Earth. Planet. Sci. Lett. 363 (1), 192-203 (2013).</li><li>Melton, E. D., Schmidt, C., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+iron(II)+oxidation+in+littoral+freshwater+lake+sediment:+the+potential+for+competition+between+phototrophic+vs.+nitrate-reducing+iron(II)-oxidizers.">Microbial iron(II) oxidation in littoral freshwater lake sediment: the potential for competition between phototrophic vs. nitrate-reducing iron(II)-oxidizers.</a> Front. Microbiol. 3 (197), 1-12 (2012).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

comunità microbiche nel mare Precambriano sono stati regolati da, o modificati a seguito della loro attività e le condizioni geochimiche prevalenti. In interpretare le origini di BIF, ricercatori generalmente dedurre la presenza o l&#39;attività dei microrganismi basato sulla sedimentologia o geochimica BIF, ad esempio, Smith et al. 23 e Johnson et al. 24. Lo studio degli organismi moderni in ambienti moderni che hanno analoghi geochimici per ambienti antichi è anche un valido approccio, ad esempio, Crowe et al. 11 e Koeksoy et al. 14. Un terzo approccio è l&#39;utilizzo di organismi in sistemi di laboratorio ingegnerizzati che simulano i processi che si svolgono in mare Precambriano, ad esempio, Krepski et al. 25. Questo tipo di approccio è utile per verificare ipotesi specifiche, e rimuovere fattori biologici che potrebbero essere presenti nei sistemi moderni chimica o, ma non eranoparte dell&#39;oceano Precambriano (ad esempio, piante acquatiche e animali). Pertanto presentiamo un metodo proof-of-concept per un sistema di risalita dinamico, di laboratorio, in cui l&#39;attività di batteri (Cyano-) e la loro influenza sulla risultante profili geochimiche può essere valutata in condizioni di laboratorio. La nostra colonna può essere usato per testare ipotesi circa gli organismi ei processi che contribuiscono alla deposizione di BIF, e le biosignatures trattenuti in BIF. Abbiamo ottimizzato il protocollo per la messa a punto colonna in modo che il montaggio è comprensibile e facilmente conducibili. Tuttavia devono essere affrontati con attenzione e, idealmente, condotta con l&#39;aiuto di una persona che assiste alcuni passi nel protocollo. In particolare, il collegamento delle bottiglie medie al cilindro colonna deve essere eseguita rapidamente al fine di evitare la contaminazione della soluzione mezzo con ossigeno. L&#39;uso di attrezzature sterili o lavorare in condizioni di laboratorio non sterili comporta in per la contaminazione dell&#39;esperimento e risultati non affidabili. Pertanto è assolutamente necessario sterilizzare l&#39;attrezzatura e mantenere condizioni sterili (lavora in una cappa a flusso laminare o 40 cm prossimi ad un bruciatore Bunsen) durante la configurazione dell&#39;esperimento e raccolta di campioni. Inoltre, alcuni parametri chimico-fisici della colonna materiale causato cambiamenti chimici nel lungo tempo di set-up nell&#39;esperimento colonna. Parti che sono fatti di tubi in gomma sembrano avere un coefficiente di diffusione di ossigeno che è abbastanza alto per influenzare significativamente la bottiglia serbatoio medio e portare a ossidazione di Fe (II) e la precipitazione minerale nella soluzione mezzo. Il consumo abiotici di&gt; 10% Fe (II) a causa di precipitazioni durante l&#39;esperimento abiotici più di 10 giorni (confrontare: I risultati rappresentativi) deve essere presa in considerazione per i futuri esperimenti a lungo termine. La sorgente di luce che è stato utilizzato in questo studio ha creato un gradiente di luce downwelling all&#39;interno della parte superiore 6 centimetridella colonna. Gli spettri di luce coperto le lunghezze d&#39;onda fotosinteticamente attiva di clorofilla A e B in Synechococcus e lasciata crescita e l&#39;attività fotosintetica. Infatti, la sorgente di luce è uno dei parametri più importanti riguardanti organismi fototrofi da entrambi, la qualità e quantità di luce possono influenzare fortemente batteri fototrofi 11,13. Variazioni di lunghezze d&#39;onda e intervalli spettrali, considerando anche le radiazioni UV più alto durante il Precambriano, possono consentire ulteriori approfondimenti di luce reazioni biogeochimici dipendenti. Durante gli esperimenti di incubazione luce, abbiamo notato che la luce è stata condotta attraverso la parete di vetro della colonna, che emette luce attraverso le porte di campionamento e nella parte inferiore della colonna. Per gli esperimenti futuri, il vetro nella parte superiore della colonna deve essere sostituito da luminoso non-conduttivo vetro. Il gradiente luce deve essere misurato in un finto set-up, in quanto non vi era alcun modo facile ed economico per misurare il gradiente di luce all&#39;interno delsistema di colonne chiuso disponibile. Assumiamo un cambiamento significativo nel tempo la massima profondità di penetrazione della luce a causa dell&#39;assorbimento della luce da cellule e minerali. Misurare il gradiente di luce in situ durante l&#39;esperimento sarà di interesse per gli esperimenti futuri. L&#39;uso di perline diffusione luminosa nella matrice perline di vetro e la quantificazione di luce diffusa dall&#39;esterno potrebbe essere una possibilità per quantificare la disponibilità relativa luce in determinate profondità nel tempo. Un ulteriore miglioramento potrebbe includere una copertura che non ha bisogno di essere incollato, ma potrebbe essere facilmente attaccata e rimossa con una flangia e morsetto circonda. Una porta di alimentazione supporti e scarico 4-point comporterebbe un campo di flusso più omogeneo all&#39;interno della colonna. Più stretto posizionamento dei principali porti campionamento per campioni liquidi comporterebbe una risoluzione maggiore di campionamento dei gradienti biologici e geochimici all&#39;interno della colonna. Tuttavia, i primi risultati dimostranod che la colonna a flusso verticale può essere considerata come un adeguato set-up sperimentale per studiare processi microbici e variazioni geochimiche in un sistema di risalita. Sosteniamo che questa colonna serve come prototipo per provare la funzionalità complessiva del sistema. Ipotesi Inoltre, i nostri risultati confermano largamente diffusa, risultati di modellazione, e deduzioni da geochimica sedimentaria che un chemoclino tra i risultati Fe (II), l&#39;ossigeno e se cianobatteri sono presenti in un Fe (II) ricchi di sistema 20 upwelling. Le condizioni anossiche prima di inoculazione riflettono un oceano Precambriano prima di colonizzazione da parte di cianobatteri o organismi capaci di fotosintesi oxygenic. Con l&#39;aumento dell&#39;ossigeno nelle acque superficiali, upwelling Fe (II) si ossida e precipita come Fe (III) minerali, come verificato durante la deposizione dei BIF 26 .La creazione di un chemoclino e la formazione minerale può essere valutata estrapolare geochimica processi in ambiente più larga scalaS. Tuttavia, per upscaling i risultati valutati a (antichi) ambienti naturali, processi fisici supplementari devono essere considerati. Advective trasporto laterali, per esempio, potrebbe turbare la realizzazione di un chemoclino, uguale a turbolenze indotte dal vento nelle acque superficiali. L&#39;estrazione di campioni liquidi dalla colonna d&#39;acqua per Fe (II), misura totale del Fe, e non invasiva O 2 quantificazione stati in grado di seguire l&#39;evoluzione di un fronte reazione tra queste specie chimiche in modo semplice, veloce, affidabile . La bassa concentrazione di Fe (III) in campioni prelevati dalla colonna allestito in esperimenti di controllo abiotici indicano chiaramente che, anche se un po &#39;di ossidazione si è verificato nella bottiglia media, la colonna stessa è stata chiusa ermeticamente a O esterna 2 afflusso. Inoltre, questi risultati indicano che il protocollo di campionamento mantenuto campioni anossiche per Fe (II) quantificazione. Le variazioni di pH non sono stati registrati durante le speri colonnat e può avere un effetto dominante Fe-speciazione. Tuttavia, il sistema a flusso di corrente è stato tamponato da 22 mM NaHCO 3, che è in equilibrio con la anossico N 2 / CO 2 atmosfera nello spazio di testa e permette di mantenere un pH circum neutro per almeno 84 ore. Tuttavia, la quantificazione in situ del pH può essere un parametro importante per comprendere appieno i processi geochimici a potenziali esperimenti di lungo periodo e l&#39;estrapolazione di (antichi) Sistemi di mare aperto. La matrice perle di vetro, per stabilizzare i stabiliscono gradienti geochimici nel cilindro della colonna, ha portato ad un accumulo di Fe-precipitati nel sottosuolo della colonna d&#39;acqua. Ipotizziamo che i precipitati accumulati non hanno un effetto dominante sul nostro esperimento 84 hr. Tuttavia, degradante biomassa potrebbe indurre processi redox di Fe-precipitati che si traducono in Fe ciclismo. Questo deve essere considerato per quanto riguarda i potenziali di lungo periodo esperimenti (&lt;84 h). In effetti, luceindotta Fe-redox in bicicletta e un rilascio di Fe al pool di ferro ferroso potrebbero essere osservate e quantificate in replica a lungo termine (21 giorni) esperimenti (Wu, W., Maisch, M., Kappler, A., Pan, Y. , e Swanner, ED fotochimica Fe (III) riduzione stabilizzato Fe (II) nelle oasi di ossigeno Archeano. Geologia. (in prep.)). Esperimenti colonna future incorporare entrambi vari microrganismi e le variazioni nella composizione terreno di coltura. Questo permette la simulazione di diverse condizioni ambientali che sono rappresentativi diverse fasi durante la trasformazione della Ocean Precambriano. Per esempio, la silice può essere aggiunto al mezzo di simulare le concentrazioni di 0,67 a 2,2 mM che erano presenti nell&#39;acqua marina Precambriana 27. Inoltre, la concentrazione di solfato nella soluzione mezzo potrebbe essere modificato per affrontare variazioni nella composizione dell&#39;acqua di mare Precambriano. Variazioni del mezzo di coltura probabilmente influenzare il physiology e l&#39;effetto dei microrganismi sui modelli geochimici nella colonna d&#39;acqua 19 che la configurazione colonna corrente ci permette di indagare in situ. In aggiunta a ciò, esperimenti previsti comporteranno comunità microbiche più complessi come fototrofi Fe batteri (II) -oxidizing (ad esempio, Kappler et al.) 28, microaerofili Fe (II) batteri -oxidizing (ad esempio, Krepski et al.) 29 e cianobatteri. Gli esperimenti colonna aiuteranno a prendere in giro a parte il contributo individuale di questi processi microbici alla deposizione delle Banded Formazioni ferro. Tuttavia, per l&#39;interpretazione e l&#39;estrapolazione di antichi (e moderni) ambienti deve essere derivato con molta attenzione. L&#39;habitat microbica che viene simulato nei modelli di studio in corso solo le caratteristiche di base di un potenziale colonna d&#39;acqua Precambriano risalita dell&#39;oceano: fondenti verticali Fe (II), un photic pendenza leggera zona, atmosfera anossica e cianobatteri. in annunciocondizione, le condizioni del sistema di risalita artificiale potenzialmente favorire la crescita di cianobatteri, a causa di temperature costanti e 24 le condizioni di luce ora che possono portare a più alti O 2 tassi di produzione, mentre la O elevata 2 concentrazioni porta in seguito a maggiori Fe (II) i tassi di ossidazione . Pertanto, il presente studio non può essere interpretato come un esperimento-fits-all ipotesi relative all&#39;origine BIF. Tuttavia, l&#39;installazione consente l&#39;indagine in situ di vari processi geochimici e la variazione e la simulazione di determinate condizioni al contorno (disponibilità di luce, la composizione media, flussi). La quantificazione dei singoli parametri e le interazioni geochimici in condizioni di laboratorio controllate può dare intuizioni in ambienti antichi e moderni. Inoltre, il sistema di colonne ci permette di verificare le ipotesi su come le condizioni geochimiche regolati attività microbica. Per esempio, è stato ipotizzared che alte concentrazioni Fe (II) nei sistemi upwelling Precambriani possono avere limitata produzione fotosintetica di ossigeno a causa della tossicità di Fe (II) in soleggiato, ambienti ossigenati 20. indagini future inoltre integrare flussi chimici e tariffe volumetriche che permettono calcoli stechiometrici qualitativi e quantitativi della cinetica di reazione nella colonna d&#39;acqua artificiale. Valori puntuali saranno poi collegati a valutare un modello per i singoli simulazioni ambientali. Con la colonna istituito, siamo ora in grado di investigare la risposta allo stress diretta dei batteri (Cyano-) per flussi di alta Fe (II) e la luce in un sistema di risalita in situ che rappresenta le condizioni marine Terra primitiva 20. La colonna può essere utilizzato anche per verificare ipotesi riguardanti le firme geochimiche prodotte dall&#39;attività microbica, per esempio l&#39;evoluzione di Fe composizioni isotopiche lungo un sistema di risalita dove Fe (II) viene ossidato (ad esempio, Czaja etal.) 30. Inoltre, le perle di vetro che stabilizzano i gradienti chimici all&#39;interno della colonna potrebbe essere sostituito con sabbia o sedimenti. E &#39;quindi possibile applicare questa colonna per simulazioni dei gradienti geochimici che potrebbero svilupparsi in marini o d&#39;acqua dolce sedimenti abitati da microrganismi (ad esempio, Melton et al.) 31.

Il Precambriano (4,6-,541 Gy fa) atmosfera vissuto un graduale accumulo di fotosinteticamente prodotte ossigeno (O 2), forse punteggiato da cambiamenti passo alla cosiddetta &quot;Grande Oxidation Event&quot; (GOE) a circa 2,4 Gy fa, e di nuovo in Neoproterozoic (1-,541 Gy fa) come O 2 atmosferica abbiano raggiunto livelli moderni 1. I cianobatteri sono i resti evolutivi dei primi organismi capaci di fotosintesi oxygenic 2. Studi e prove modellazione geochimica supportano il ruolo di ambienti costieri poco profondi a ospitare comunità attive di cianobatteri o di organismi capaci di fotosintesi oxygenic o fototrofi oxygenic, generando oasi di ossigeno locali nella superficie dell&#39;oceano sotto di un ambiente prevalentemente anossico 3-5. La deposizione di a banda Formazioni ferro (BIFs) dall&#39;acqua di mare attraverso i punti Precambriano al ferro (II) (Fe (II)) quale principale geochimica constituent di acqua di mare, almeno localmente, durante la loro deposizione. Alcuni dei più grandi BIFs sono depositi di acque profonde, formando al largo della piattaforma continentale e la pendenza. La quantità di Fe depositato è incompatibile da un saldo punto di vista di massa con prevalentemente continentale (ad esempio agenti atmosferici,) fonte. Pertanto, gran parte della Fe devono essere stati forniti da alterazione idrotermale di mafico o ultramafico fondo marino crosta 6. Le stime del tasso di Fe depositati fuoribordo di ambienti costieri sono coerenti con Fe (II) in dotazione alla superficie dell&#39;oceano via upwelling 7. Al fine di Fe per essere trasportato in correnti di upwelling, deve essere stata presente nella ridotta, forma mobile - come Fe (II). Lo stato di ossidazione medio del Fe conservato in BIF è 2.4 8 ed è generalmente che BIF preservare Fe depositato come Fe (III), formata quando spinta statica Fe (II) è stato ossidato, eventualmente ossigeno. Pertanto, esplorando i potenziali meccanismi di ossidazione Fe (II) lungo pendio environmeNTS è importante per capire come BIF formata. Inoltre, raffinata caratterizzazione geochimica dei sedimenti marini ha individuato che le condizioni ferruginose, dove (II) era presente in una colonna d&#39;acqua anossica Fe, erano una caratteristica persistente degli oceani di tutto il Precambriano, e potrebbero non si sono limitati a solo il tempo e il luogo dove BIF sono stati depositati 9. Pertanto, per almeno due miliardi di anni di storia della Terra, le interfacce tra redox Fe (II) e O 2 negli oceani poco profondi erano probabilmente all&#39;ordine del giorno. Numerosi studi utilizzano siti moderni che sono analoghi chimici e / o biologici di diverse caratteristiche del mare Precambriano. Un buon esempio sono i laghi ferruginose dove Fe (II) è stabile e presente nelle acque superficiali illuminate dal sole mentre l&#39;attività fotosintetica (anche per cianobatteri) è stato rilevato 10-13. I risultati di questi studi forniscono comprensione delle caratteristiche geochimiche e microbiche di un ossica per anossico / ferchemoclino ruginous. Tuttavia questi siti sono generalmente fisicamente stratificati con poco mescolamento verticale 14, piuttosto che le interfacce chimici che si verificano in un sistema risalita, e sono pensati per sostenere la produzione più ossigeno nel tempo Precambriano 4. Un analogo naturale per esplorare lo sviluppo di un ossigeno oasi marina sotto un&#39;atmosfera anossica, e ad un (II) Sistema -rich upwelling Fe in colonna d&#39;acqua di superficie illuminata dal sole non è disponibile sulla moderna Terra. Pertanto, è necessario un sistema di laboratorio in grado di simulare una zona di risalita ferruginosa e anche sostenere la crescita di cianobatteri e photoferrotrophs. La comprensione e l&#39;identificazione dei processi microbici e la loro interazione con un mezzo acquoso risalita di acque profonde che rappresenta l&#39;acqua di mare Precambriano promuove la comprensione e possono integrare le informazioni acquisite dal disco rock, al fine di comprendere appieno i processi biogeochimici distintivi sulla Terra antica. </p&gt; A questo scopo, una colonna su scala di laboratorio è stato progettato in cui Fe (II) -rich media dell&#39;acqua di mare (pH neutro) è stata pompata nella parte inferiore della colonna, e pompato fuori dalla parte superiore. L&#39;illuminazione è stata fornita in alto per creare una vasta 4 cm &quot;zona fotica&quot; che ha sostenuto la crescita dei cianobatteri nei primi 3 cm. ambienti naturali sono generalmente stratificate e stabilizzato da gradienti fisico, come salinità o temperatura. Per stabilizzare la colonna d&#39;acqua su una scala di laboratorio, il cilindro della colonna era imballato con una matrice porosa perle di vetro che ha contribuito a mantenere la creazione di modelli geochimici sviluppatisi durante l&#39;esperimento. Un flusso continuo di gas N 2 / CO 2 è stato applicato per svuotare lo spazio di testa della colonna per mantenere un&#39;atmosfera anossico riflettente di un oceano prima della GOE 15. Dopo stato stabilito un flusso costante di Fe (II), cianobatteri sono stati inoculati tutta la colonna, e la loro growth è stata monitorata dal conteggio delle cellule su campioni prelevati attraverso i porti di campionamento. L&#39;ossigeno è stata monitorata in situ inserendo lamine optode sensibili all&#39;ossigeno sulla parete interna del cilindro della colonna e le misurazioni sono state effettuate con una fibra ottica dall&#39;esterno colonna. Acquosa Fe speciazione è stato quantificato da campioni rimozione dai porti di campionamento orizzontale profondità risolta e analizzata con il metodo Ferrozine. Gli esperimenti di controllo abiotici e risultati dimostrano proof-of-concept - che un analogo scala di laboratorio della colonna d&#39;acqua antica, tenuto in isolamento dall&#39;atmosfera, è realizzabile. Cianobatteri cresciuto e prodotti di ossigeno, e le reazioni tra Fe (II) e l&#39;ossigeno fosse risolvibile. Qui, la metodologia per la progettazione, la preparazione, il montaggio, l&#39;esecuzione e il campionamento di una colonna sono presentati, insieme ai risultati di una corsa 84 ore della colonna, mentre inoculato con il cianobatterio marino Synechococcus sp. PCC 7002.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Widdel flask (5 L)</td>
			<td>Ochs</td>
			<td>110015</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottles (5 L)</td>
			<td>Rotilabo</td>
			<td>Y682.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass pipettes (5 mL)</td>
			<td></td>
			<td>51714</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.22 &#181;m Steritop filter unit (0.22&#160;&#181;m Polyethersulfone membrane)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>X337.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum foil</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Luer Lock glass syringe, filled with cotton</td>
			<td></td>
			<td>C681.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock stainless steel needles (150 mm, 1.0 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>201015</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>433209</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>208094</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C4901</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4Cl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A9434</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P5655</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KBr</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3691</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P9541</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass cylinder</td>
			<td></td>
			<td>Y310.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass wool</td>
			<td></td>
			<td>7377.2</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads (&#248; 0.55 - 0.7&#160;mm)</td>
			<td></td>
			<td>11079105</td>
			<td>biospec.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (&#248; 1.2 cm)</td>
			<td></td>
			<td>271024</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish, glass (&#248; 8.0 cm)</td>
			<td></td>
			<td>T939.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymers glue</td>
			<td></td>
			<td>OTTOSEAL S68</td>
			<td>adchem.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical oxygen sensor foil (for oxygen analysis, see below)</td>
			<td></td>
			<td>&#8211; on request &#8211;</td>
			<td>presens.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (35 mm, 7 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>770350</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, luer lock male = LLM)</td>
			<td></td>
			<td>P343.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, luer lock female = LLF)</td>
			<td></td>
			<td>P335.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (25 mm, 0.72 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (50 mm, 7 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>770350</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.0 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>201015</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock glass syringe (10 mL)</td>
			<td></td>
			<td>C680.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loose cotton&#160;</td>
			<td></td>
			<td>&#8211;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (&#248; 1.75 cm)</td>
			<td></td>
			<td>271050</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel needle (40 mm, 1.0 mm ID)</td>
			<td>Sterican</td>
			<td>4665120</td>
			<td>bbraun.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.5 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>201520</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>position: Luer Lock female connector part at C.7</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymers glue</td>
			<td></td>
			<td>OTTOSEAL S68</td>
			<td>adchem.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel needle (120 mm, 0.7 mm ID)</td>
			<td>Sterican</td>
			<td>4665643</td>
			<td>bbraun.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk)</td>
			<td></td>
			<td>541458 - 62</td>
			<td>conrad.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube clamp</td>
			<td></td>
			<td>STHC-C-500-4</td>
			<td>tekproducts.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF)</td>
			<td></td>
			<td>P334.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock plastic cap (LLM)</td>
			<td></td>
			<td>CT69.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottle (5 L)</td>
			<td>Rotilabo</td>
			<td>Y682.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (for GL45)</td>
			<td></td>
			<td>444704</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel capillary (300 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>56736</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>56737</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk)</td>
			<td></td>
			<td>541458 - 62</td>
			<td>conrad.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (100 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF)</td>
			<td></td>
			<td>P334.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock glass syringe (10 mL)</td>
			<td></td>
			<td>C680.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loose cotton&#160;</td>
			<td></td>
			<td>&#8211;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (&#248; 1.75 cm)</td>
			<td></td>
			<td>271050</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel needle (40 mm, 0.8 mm ID)</td>
			<td>Sterican</td>
			<td>4657519</td>
			<td>bbraun.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock glass syringe (5 mL)</td>
			<td></td>
			<td>C679.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (&#248; 1.75 mm)</td>
			<td></td>
			<td>271050</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel needle (40 mm, 0.8 mm ID)</td>
			<td>Sterican</td>
			<td>4657519</td>
			<td>bbraun.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottle (2 L)</td>
			<td>Rotilabo</td>
			<td>X716.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butyl rubber stopper (for GL45)</td>
			<td></td>
			<td>444704</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>56736</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (30 mm x 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tubing (100 mm x 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>2600185</td>
			<td>newageindustries.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF)</td>
			<td></td>
			<td>P334.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock 3-way connector (LLF, 2x LLM)</td>
			<td></td>
			<td>6134</td>
			<td>cadenceinc.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light source</td>
			<td>Samsung</td>
			<td>SI-P8V151DB1US</td>
			<td>samsung.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristalic pump</td>
			<td>Ismatec</td>
			<td>EW-78017-35</td>
			<td>coleparmer.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pumping tubing (0.89 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>EW-97628-26</td>
			<td>coleparmer.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel capillary (200 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>56736</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel capillary (400 mm, 0.74 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>56737</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supel-Inert Foil (Tedlar - PFC) gas pack (10 L)</td>
			<td></td>
			<td>30240-U</td>
			<td>sigmaaldrich.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber tube (30 mm, 6 mm ID)</td>
			<td></td>
			<td>770300</td>
			<td>labor-ochs.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLM)</td>
			<td></td>
			<td>P343.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLF)</td>
			<td></td>
			<td>P335.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas-tight syringe (20 mL)</td>
			<td></td>
			<td>C681.1</td>
			<td>carlroth.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bunsen burner</td>
			<td></td>
			<td>&#8211;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optic oxygen meter for oxygen quantification</td>
			<td>Presens</td>
			<td>TR-FB-10-01</td>
			<td>presens.de</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td></td>
			<td>&#8211;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone glue for oxygen optodes</td>
			<td>Presens</td>
			<td>PS1</td>
			<td>presens.de</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laboratory simulation of an iron(ii)-rich precambrian marine upwelling system to explore the growth of photosynthetic bacteria

Un concetto convenzionale per la deposizione di alcuni Precambriani a banda ferro Formazioni (BIF) parte dal presupposto che il ferro ferroso [Fe (II)] risalita da fonti idrotermali nell&#39;oceano Precambriano stato ossidato dall&#39;ossigeno molecolare [O 2] prodotto da cianobatteri. I BIFs più antichi, depositati prima del grande evento di ossidazione (GOE) a circa 2,4 miliardi di anni (Gy) fa, avrebbero potuto formata da ossidazione diretta di Fe (II) anoxygenic photoferrotrophs in condizioni anossiche. Come metodo per testare i modelli geochimiche e mineralogiche che si sviluppano in diversi scenari biologici, abbiamo progettato una colonna a flusso verticale lunga 40 cm per simulare un anossica Fe (II) -rich rappresentativo di un antico oceano sistema di risalita marino su scala di laboratorio . Il cilindro è stato confezionato con una matrice di perle di vetro poroso per stabilizzare i gradienti geochimici, e campioni di liquido per la quantificazione di ferro potrebbe essere presa in tutta la colonna d&#39;acqua. Ossigeno disciolto erarilevato in modo non invasivo tramite optodes dall&#39;esterno. I risultati di esperimenti biotici che coinvolgevano flussi risalita di Fe (II) dal basso, una luce diversa pendenza dall&#39;alto, e cianobatteri presenti nella colonna d&#39;acqua, mostrano chiara evidenza la formazione di Fe (III) precipitati minerali e sviluppo di un chemoclino tra Fe (II) e O 2. Questa colonna consente di testare ipotesi per la formazione delle BIFs coltivando cianobatteri (e in futuro photoferrotrophs) in condizioni Precambriani marine simulate. Inoltre si ipotizza che il nostro concetto di colonna permette la simulazione di diversi ambienti chimici e fisici - tra cui i sedimenti marini o lacustri poco profonde.

Watch this Scientific Journal Video about Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria at JoVE.com

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Abbiamo simulato un sistema di risalita marino ferruginosa Precambriano in una colonna a flusso continuo verticale la produzione su scala. L&#39;obiettivo era quello di capire come i profili geochimici di O 2 e Fe (II) evolversi come cianobatteri producono O 2. I risultati mostrano l&#39;istituzione di un chemoclino a causa di Fe (II) l&#39;ossidazione da parte fotosinteticamente prodotte O 2.

Simulazione Laboratorio di ferro (II) ricchi di Precambriano Marine Upwelling sistema per esplorare la crescita di batteri fotosintetici

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

laboratory-simulation-an-iron-ii-rich-precambrian-marine-upwelling

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

11.7K Views.  University of Tuebingen.  Abbiamo simulato un sistema di risalita marino ferruginosa Precambriano in una colonna a flusso continuo verticale la produzione su scala. L'obiettivo era quello di capire come i profili geochimici di O 2 e Fe (II) evolversi come cianobatteri producono O 2. I risultati mostrano l'istituzione di un chemoclino a causa di Fe (II) l'ossidazione da parte fotosinteticamente prodotte O 2. 

Video: Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

A Fish-feeding Laboratory Bioassay to Assess the Antipredatory Activity of Secondary Metabolites from the Tissues of Marine Organisms

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with the goal of examining the ecological functions of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. The result has been a progression of protocols that have increasingly refined the ecological relevance of the experimental approach. Here we present the most up-to-date version of a fish-feeding laboratory bioassay that enables investigators to assess the antipredatory activity of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. Organic metabolites of all polarities are exhaustively extracted from the tissue of the target organism and reconstituted at natural concentrations in a nutritionally appropriate food matrix. Experimental food pellets are presented to a generalist predator in laboratory feeding assays to assess the antipredatory activity of the extract. The procedure described herein uses the bluehead, Thalassoma bifasciatum, to test the palatability of Caribbean marine invertebrates; however, the design may be readily adapted to other systems. Results obtained using this laboratory assay are an important prelude to field experiments that rely on the feeding responses of a full complement of potential predators. Additionally, this bioassay can be used to direct the isolation of feeding-deterrent metabolites through bioassay-guided fractionation. This feeding bioassay has advanced our understanding of the factors that control the distribution and abundance of marine invertebrates on Caribbean coral reefs and may inform investigations in diverse fields of inquiry, including pharmacology, biotechnology, and evolutionary ecology.

This bioassay employs a model predatory fish to assess the presence of feeding-deterrent metabolites from organic extracts of the tissues of marine organisms at natural concentrations using a nutritionally comparable food matrix.

Un pesce-alimentare Laboratorio Bioassay per valutare l&#39;attività di antipredatory Secondary metaboliti dai tessuti di organismi marini

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Microbial sulfate reduction is a process of great importance in environmental biotechnology. The success of the sulfidogenic reactors depends among other factors on the microbial composition of the sludge. Here, we present a protocol to develop sulfidogenic sludge from hydrothermal vents sediments in a UASB reactor for reductive dechlorination purposes.

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Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food webs. Toxicity testing based on microorganisms are widely used because they are relatively quick, reproducible, cheap, and are not associated with ethical issues. Here, we describe an ecotoxicological method to evaluate the biological response of the marine bacterium Vibrio anguillarum. This method assesses the acute toxicity of chemical compounds, including new contaminants such as nanoparticles, as well as environmental samples. The endpoint is the reduction of bacterial culturability (i.e., the capability to replicate and form colonies) due to exposure to a toxicant. This reduction can be generally referred to as mortality. The test allows for the determination of the LC50, the concentration that causes a 50% decrease of bacteria actively replicating and forming colonies, after a 6 h exposure. The culturable bacteria are counted in terms of colony forming units (CFU), and the &#34;mortality&#34; is evaluated and compared to the control. In this work, the toxicity of copper sulphate (CuSO4) was evaluated. A clear dose-response relationship was observed, with a mean LC50 of 1.13 mg/L, after three independent tests. This protocol, compared to existing methods with microorganisms, is applicable in a wider range of salinity and has no limitations for colored/turbid samples. It uses saline solution as the exposure medium, avoiding any possible interferences of growth medium with the investigated contaminants. The LC50 calculation facilitates comparisons with other bioassays commonly applied to ecotoxicological assessments of the marine environment.

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

This work describes a new protocol to assess the ecotoxicity of pollutants, including emerging contaminants such as nanomaterials, using the marine bacterium Vibrio anguillarum. This method allows for the determination of the LC50, or mortality, the concentration that causes a 50% decrease in bacteria culturability, after a 6 h exposure.

Metodo ecotossicologico con i batteri marini<em&gt; Vibrio anguillarum</em&gt; Per valutare la tossicità acuta dei contaminanti ambientali

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ammonia removal, nitrogen removal and algal growth are compared over an 8-week period in paired sets of small (100 L) and large (1,000 L) reactors designed for algal remediation of landfill wastewater. Contents of the small and large scale reactors were mixed before the beginning of each weekly testing interval to maintain equivalent initial conditions across the two scales. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted to better equalize conditions occurring at both scales. During the short 8-week representative time period, starting ammonia and total nitrogen concentrations ranged from 3.1-14 mg NH3-N/L, and 8.1-20.1 mg N/L, respectively. The performance of the treatment system was evaluated based on its ability to remove ammonia and total nitrogen and to produce algal biomass. Mean &#177; standard deviation of ammonia removal, total nitrogen removal and biomass growth rates were 0.95&#177;0.3 mg NH3-N/L/day, 0.89&#177;0.3 mg N/L/day, and 0.02&#177;0.03 g biomass/L/day, respectively. All vessels showed a positive relationship between the initial ammonia concentration and ammonia removal rate (R2=0.76). Comparison of process efficiencies and production values measured in reactors of different scale may be useful in determining if lab-scale experimental data is appropriate for prediction of commercial-scale production values.

An experimental methodology is presented to compare the performance of small (100 L) and large (1,000 L) scale reactors designed for algae remediation of landfill wastewater. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted based on application.

Confronto di scala in un reattore sistema fotosintetico per Algal Bonifica delle acque reflue

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment during manufacturing and transport. Because of their environmental persistence, they are widely distributed in the oceans and on beaches all over the world. They can act as a vector of potentially toxic organic compounds (e.g., polychlorinated biphenyls) and might consequently negatively affect marine organisms. Their possible impacts along the food chain are not yet well understood. In order to assess the hazards associated with the occurrence of plastic pellets in the marine environment, it is necessary to develop methodologies that allow for rapid determination of associated organic contaminant levels. The present protocol describes the different steps required for sampling resin pellets, analyzing adsorbed organochlorine pesticides (OCPs) and identifying the plastic type. The focus is on the extraction of OCPs from plastic pellets by means of a pressurized fluid extractor (PFE) and on the polymer chemical analysis applying Fourier Transform-InfraRed (FT-IR) spectroscopy. The developed methodology focuses on 11 OCPs and related compounds, including dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and its two main metabolites, lindane and two production isomers, as well as the two biologically active isomers of technical endosulfan. This protocol constitutes a simple and rapid alternative to existing methodology for evaluating the concentration of organic contaminants adsorbed on plastic pieces.

Microplastics act as vector of potentially toxic organic contaminants with unpredictable effects. This protocol describes an alternative methodology for assessing the levels of organochlorine pesticides adsorbed on plastic pellets and identifying the polymer chemical structure. The focus is on pressurized fluid extraction and attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy.

Estrazione di pesticidi di organochlorato da pellicole di plastica e analisi di tipo plastico

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

Adherence of Bacteria to Plant Surfaces Measured in the Laboratory

This manuscript describes a method to measure bacterial binding to axenic plant surfaces in the light microscope and through the use of viable cell counts. Plant materials used include roots, sprouts, leaves, and cut fruits. The methods described are inexpensive, easy, and suitable for small sample sizes. Binding is measured in the laboratory and a variety of incubation media and conditions can be used. The effect of inhibitors can be determined. Situations that promote and inhibit binding can also be assessed. In some cases it is possible to distinguish whether various conditions alter binding primarily due to their effects on the plant or on the bacteria.

An easy method for measuring and characterizing bacterial adhesion to plants, particularly roots and sprouts, is described in this article.

Aderenza dei batteri per piantare superfici misurate in laboratorio

This manuscript describes a method to measure bacterial binding to axenic plant surfaces in the light microscope and through the use of viable cell ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and estimating fish abundance. We developed and implemented a rotating stereo-video camera tool that covers a full 360 degrees of sampling, which maximizes sampling effort compared to stationary camera tools. A variety of studies have detailed the ability of static, stereo-camera systems to obtain highly accurate and precise measurements of fish; the focus here was on the development of methodological approaches to quantify fish density using rotating camera systems. The first approach was to develop a modification of the metric MaxN, which typically is a conservative count of the minimum number of fish observed on a given camera survey. We redefine MaxN to be the maximum number of fish observed in any given rotation of the camera system. When precautions are taken to avoid double counting, this method for MaxN may more accurately reflect true abundance than that obtained from a fixed camera. Secondly, because stereo-video allows fish to be mapped in three-dimensional space, precise estimates of the distance-from-camera can be obtained for each fish. By using the 95% percentile of the observed distance from camera to establish species-specific areas surveyed, we account for differences in detectability among species while avoiding diluting density estimates by using the maximum distance a species was observed. Accounting for this range of detectability is critical to accurately estimate fish abundances. This methodology will facilitate the integration of rotating stereo-video tools in both applied science and management contexts.

We describe a new method for counting fishes, and estimating relative abundance (MaxN) and fish density using rotating stereo-video camera systems. We also demonstrate how to use distance from camera (Z distance) to estimate species-specific detectability.

Sviluppo di nuovi metodi per quantificare la densità di pesce utilizzando strumenti di Stereo-video subacquei

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

Barnacles are marine crustaceans with a sessile adult and free-swimming, planktonic larvae. The barnacle Balanus (Amphibalanus) improvisus is particularly relevant as a model for the studies of osmoregulatory mechanisms because of its extreme tolerance to low salinity. It is also widely used as a model of settling biology, in particular in relation to antifouling research. However, natural seasonal spawning yields an unpredictable supply of cyprid larvae for studies. A protocol for the all-year-round culturing of B. improvisus has been developed and a detailed description of all steps in the production line is outlined (i.e., the establishment of adult cultures on panels, the collection and rearing of barnacle larvae, and the administration of feed for adults and larvae). The description also provides guidance on troubleshooting and discusses critical parameters (e.g., the removal of contamination, the production of high-quality feed, the manpower needed, and the importance of high-quality seawater). Each batch from the culturing system maximally yields roughly 12,000 nauplii and can deliver four batches in a week, so up to almost 50,000 larvae per week can be produced. The method used to culture B. improvisus is, probably, to a large extent also applicable to other marine invertebrates with free-swimminglarvae. Protocols are presented for the dissection of various tissues from adults as well as the production of high-quality RNA for studies on gene expression. It is also described how cultured adults and reared cyprids can be utilized in a wide array of experimental designs for examining gene expression in relation to external factors. The use of cultured barnacles in gene expression is illustrated with studies of possible osmoregulatory roles of Na+/K+ ATPase and aquaporins.

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

The barnacle Balanus (Amphibalanus) improvisus is a model for studying osmoregulation and antifouling. However, natural seasonal spawning yields an unpredictable supply of cyprid larvae. Here, a protocol for the all-year-round culturing of B. improvisus is described, including the production of larvae. The use of cultured barnacles in gene expression studies is illustrated.

Il Barnacle Balanus BalanUs come modello Marine - coltura e l'espressione genica

Barnacles are marine crustaceans with a sessile adult and free-swimming, planktonic larvae. The barnacle Balanus (Amphibalanus) improvisus is particularly ...

An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive harvest or expensive equipment. We present a customizable and affordable rhizobox method that allows the non-destructive visualization of root growth over time and is particularly well-suited to studying root plasticity in response to localized resource patches. The method was validated by assessing maize genotypic variation in plasticity responses to patches containing 15N-labeled legume residue. Methods are described to obtain representative developmental measurements over time, measure root length density in resource-containing and control patches, calculate root growth rates, and determine 15N recovery by plant roots and shoots. Advantages, caveats, and potential future applications of the method are also discussed. Although care must be taken to ensure that experimental conditions do not bias root growth data, the rhizobox protocol presented here yields reliable results if carried out with sufficient attention to detail.

Visualizing and measuring root growth in situ is extremely challenging. We present a customizable rhizobox method to track root development and proliferation over time in response to nutrient enrichment. This method is used to analyze maize genotypic differences in root plasticity in response to an organic nitrogen source.

Un protocollo di Rhizobox ottimizzato per visualizzare la crescita delle radici e tempi di risposta alle sostanze nutrienti localizzate

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...