地壳中含量最多的元素是什么？答案很明显，氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾……其中，铝是含量最多的金属元素，氧是含量最多的非金属元素。但是，如果考虑分子量，那么铁实际上是含量最高的元素。

地球作为人类与其他物种赖以生存的栖息地，其核心部分为地核。地核的半径大约有3470千米，主要包含铁和镍两种元素，因而又通常称作“铁核”。地核的特点可以概括为“双高”——密度高和温度高。地核的密度值一般在10.7克/米3水平，而它的温度则为7000℃左右。

铁元素作为一种必需元素，对形形色色生物的生长和发育而言不可或缺。通常人们由于知晓地壳的大致元素构成和“铁核”的存在，往往会想当然的认为铁元素必定是极大量存在的，人类和生物大可不必为缺铁而杞人忧天。

然而，事实真的是这样吗？很可惜，答案是否定的。尽管如上所述在地壳中存在大量的铁元素，但是多数情况下（特别是有氧条件下），铁主要以三价态（Fe3+）存在，固定于难溶性的氧化物（例如：氢氧化铁、氧化铁和四氧化三铁）和氢氧化物之中，很难为生物所利用。

那么，面对这样的困局，生物特别是微生物该如何应对呢？为了能够“吃饱”铁，若干种类的微生物在漫长的进化过程中，渐渐具备了铁载体（Siderophore）的合成和分泌能力。现在就让我们一探究竟，看看何为铁载体？

铁载体是一类小分子物质，大小通常在450-1200道尔顿，它们由微生物在限铁或缺铁条件下产生，能够同含铁的有机物或是铁矿物形成高可溶性螯合物，稳定常数通常介于1 × 1023 - 1 × 1052。

铁载体大多由细菌和真菌产生，但是在一些禾本科作物中（例如：小麦和大麦），也发现了产铁载体的情况。目前，学术界已经确认了近600种的铁载体，它们形态各异，在结构上存在很大差别。

然而，根据它们与铁结合的功能团特点，可将其大致划分为羟基羧酸型、儿茶酚型、异羟肟酸型和混合型四类。需要说明的是，不同类别铁载体螯合铁的能力存在差异。羟基羧酸型铁载体螯铁能力最为弱小，而儿茶酚型铁载体螯铁能力最为强劲。

王亚军通过在Arnow’s实验研究发现，SX9的铁载体类型为儿茶酚型

此外，微生物所产铁载体还存在一定的种属特异性。比如：Escherichia coli（大肠杆菌）常产Enterobactin（肠螯铁素），而真菌则以氧肟酸盐型铁载体合成为主。已有不少微生物学家建议将铁载体结构鉴定纳入微生物菌种鉴定，将其视作微生物分类评判的重要指标。

当前，国际上主流的铁载体合成微生物筛选方法为CAS平板覆盖法。该方法简便易行，通过肉眼便能分辨供试微生物是否具有铁载体合成能力。如图1所示，具备铁载体合成能力的微生物菌落会在培养皿上产生不同颜色的“晕圈”，而“晕圈”的直径大小往往也可用来表征微生物产铁载体能力的强弱。

赵树民等人检测巨大芽孢杆菌LY02的铁载体产生能力

除铁离子以外，铁载体还可与锌、镉、铬、镓、铝、锰、铅和铜等金属离子发生螯合作用，提高它们的溶解性和生物可吸收性。已有科学家将铁载体合成微生物作为一种强化污染修复的手段用于重金属污染土壤的生物修复，并取得了良好的成效。

随着人们生态环境保护意识的不断增强，以及生活品味的逐渐提高，相信铁载体合成微生物必将有更多的用武之地。

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来源: 胖魔王的科普阵地