美國新研究發現地下有龐大的微生物種群

新研究發現地下有龐大的微生物種群

新華社舊金山10月26日電(記者馬丹)地球上有約五分之一的生物藏身地下,但人們對地下生物王國知之甚少。美國科學家日前在科羅拉多州發現了新的龐大地下微生物種群,並對這些微生物進行了基因測序。

美國勞倫斯伯克利國家實驗室和加利福尼亞大學伯克利分校的研究人員日前在英國《自然·通訊》雜誌網路版上報告說,他們在科羅拉多州賴夫爾鎮附近一個地下蓄水層採集了沉積物和地下水樣本,對從中發現的2500多種微生物進行基因組重建。

研究人員獲得的微生物基因組涵蓋了近80%所有已知細菌門類。在同一地點發現如此豐富的微生物令人震驚。除此之外,研究人員還發現了47個新的門級細菌種群,加上去年發現的35個,使已知的細菌門類數量又增加了一倍。他們因此重新繪製了用於描述物種演化的「生命樹」。

研究還發現了地下微生物之間的高度相互依存關係,並進一步了解了地下微生物是如何參與碳循環、氮循環、氫循環等地球上的一些重要循環。這些循環對地球上的大氣和生命非常重要,了解它們有助於在氣候模擬等預測性模型中更準確地反映這類循環。

研究人員觀察到,微生物群落中存在一種可稱作「代謝切換」的現象,即一種微生物的代謝產物成為另一種微生物的食物。上述這些物質循環正是由代謝切換所推動,這需要微生物之間高度的相互依存來實現。此外,大多數微生物都不能獨自降解一種化合物,還需要微生物之間的「團隊配合」。

以地下水中的硝酸鹽為例,微生物可以把硝酸鹽還原為無害的氮氣。這一反硝化作用分4個步驟進行,其中第三步會產生溫室氣體一氧化二氮。如果參與第四步的微生物不活躍,沒有接受一氧化二氮的代謝切換,那麼反硝化作用失敗,溫室氣體就會進入大氣中。

勞倫斯伯克利實驗室大氣與生態系統科學部高級科學家、加利福尼亞大學伯克利分校地球與行星科學系教授吉爾·班菲爾德說,高度的微生物多樣性和經由代謝切換產生的相互關聯,很可能造就了生態系統的豐富多樣性。

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