海洋微生物学:成功的极端主义者

在营养贫乏的深海沉积物中,属于古细菌的微生物已经对细菌微生物进行了数百万年的竞争。它们有效清除死细胞的能力使它们成为食物链中的基础…

在营养贫乏的深海沉积物中,属于古细菌的微生物已经对细菌微生物进行了数百万年的竞争。它们有效清除死细胞的能力使它们成为食物链中的基础生产者。

海洋微生物学:成功的极端主义者

古细菌构成一组单细胞微生物,主要被称为极其多样化的居民的极其多样化的居民。用光学显微镜观察,它们看起来非常像细菌,但两组在很多方面都有明显的不同。特别是,它们在代谢能力方面存在重要差异,这些差异很大程度上决定了它们可以利用哪些生态位。由慕尼黑Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)地球与环境科学系William Orsi教授领导的研究人员,与深度生命共同体[这是深碳观测站(DCO)的一部分]的美国同事合作,现在已经发现,古细菌物种不仅在远远低于地下的沉积物中存活了数百万年。开放的海洋,但他们应对海底生物圈的艰难生活条件远远好于细菌。新发现表明,这些适应性古菌可能在这个庞大的生态系统中的地球化学碳和氮循环中发挥重要作用。该研究发表在在线期刊上 新发现表明,这些适应性古菌可能在这个庞大的生态系统中的地球化学碳和氮循环中发挥重要作用。该研究发表在在线期刊上 新发现表明,这些适应性古菌可能在这个庞大的生态系统中的地球化学碳和氮循环中发挥重要作用。该研究发表在在线期刊上科学进步。

沉积在大陆边缘附近的海洋中的沉积物通常表现出低水平的氧气,因为大量的有机碳不断地输出到海底。有机碳被微生物快速代谢,这个过程消耗所有可用的氧气。然而,在开阔的海洋中,海底有机营养物质的主要来源是由不可避免地沉入海底的死亡生物组成。这反过来意味着可用于代谢的有机碳少得多,因此保留了海底下沉积物中的氧。“模拟研究表明,这些沉积物中有10%到40%,从海底到地壳,都是供氧的,”Orsi说。“这是一个巨大的地区,其生物圈尚未开发。”

为了更多地了解这个难以获得的栖息地,这项新研究的作者使用了一个30米长的钻芯来获取深海约5500米的海底沉积物样本。北大西洋的马尾藻海。通过分析从这些沉积矿床中提取的DNA片段 – 这些沉积物长达1500万年 – 他们能够识别地层中存在的主要微生物类别。“我们做出了令人惊讶的发现,即古细菌成员,特别是氨氧化的Thaumarchaea,在这些样本中比细菌更丰富,”Orsi说。

进一步的分析表明,这一特定的古细菌群具有高效的代谢系统,使它们能够在亚海底沉积物中存活。在这种低能量环境中,它们利用来自死细胞的蛋白质片段来构建它们所需的代谢和结构成分。此外,它们利用蛋白质降解产生的氨作为另一个化学反应循环的基础,为它们提供能量。“我们相信这种独特的能力,结合有效的吸收和固定碳系统,可以说明Thaumarchaea在这些沉积物中占主导地位,”领导者Steven D'Hondt(美国罗德岛大学)说。深海探险队。

总体而言,新结果表明,在含氧深海沉积物中,Thaumarchaea将无机碳转化为生物质,因此作为食物链的基础水平。这项活动持续了很长时间,至少有1500万年。“在这个生态系统中,它们在数百万年中表现优于细菌,”Orsi说,“这也可能存在于海底以下的其他生态环境中。”

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