由神秘的新細菌門主導的土壤深處的生命

我們腳下的土壤是擁擠與神秘的生命形式 – 可能比地球上任何其他棲息地都多.

科學家們現在已經確定了一種全新的門細菌，這種細菌在 ”黑暗森林“我們星球的深層土壤。

候選門稱為CSP1-3 / CSP1-3 /于 2006 年在黃石公園的地熱系統中首次被發現，此后幾年，它的親戚已在貧營養深層土壤– 就像熱帶雨林下的那些 – 以及地下土壤鐵被氧化的地方.

利用高質量的宏基因組數據，一個國際研究團隊終于整理出了這個細菌門的綜合基因組目錄。

他們的調查結果提供了”深刻洞察“了解這些細菌如何在地下深處生存，依靠從地表滴落下來的任何碳和氮為生。

該團隊懷疑這些神秘微生物在深層土壤的能量和元素循環中發揮著重要作用，而這些循環已經存在了小于 10%我們星球的歷史。

“大多數人會認為這些生物就像孢子一樣或處于休眠狀態，”解釋密歇根州立大學 （MSU） 的微生物學家 James Tiedje 為這項研究做出了貢獻。

“但我們通過檢查它們的 DNA 發現的一個關鍵發現是，這些微生物很活躍并且生長緩慢。”

Tiedje 和他的同事分析的深層土壤樣本來自美國和中國，深度可達 22 米。

CSP1-3 絕對主導了這些隱藏的生態系統，在某些深度（如 17 米和 22 米深）占群落的 60%。Tiedje 說，這種支配從未發生在地球表面的微生物群落中。

“我相信發生這種情況是因為深層土壤是一個如此不同的環境，”他說，“而這群生物經過了很長一段時間的進化，以適應這種貧瘠的土壤環境。

深層土壤的能量有限且營養匱乏，雖然這個生態系統在科學上被忽視了，最近的研究表明生活在這里的土壤微生物表現出很多更多元化比以前承認的要多。

生活在地球表層土壤中的微生物種群僅延伸 30 厘米深，比生活在數百米深的種群密集得多。但它們的總人口數量實際上非常相似;深層土壤微生物更加分散。

雖然門成員可能已經進化到充分利用各自的棲息地，但當前研究的作者表示，所有成員都具有有氧一氧化碳 （CO） 氧化的能力。這是一種可以在營養限制期間提高細菌存活率的機制。

該門也顯示出氫代謝的跡象。

作者指出，一氧化碳和氫氣都是無處不在的能源，因此代謝氣體以獲得能量的能力”可能賦予重大的選擇性優勢“在其他養分高度浸出的土壤中。

在他們的基因組目錄中，由中國西北農林大學的微生物學家 Wenlu Feng 領導的 Tiedje 和同事發現了一個特殊的譜系，該譜系似乎在適應土壤定植之前生活在水生棲息地中。

在進行這種進化跳躍時，微生物可能已經獲得了一系列參與碳水化合物和能量代謝的基因。這可能幫助他們應對營養可用性的頻繁波動。

“雖然這些研究為 CSP1-3 門的代謝潛力提供了初步見解，但解釋其系統發育、生態意義、環境適應和進化軌跡的系統努力仍然未知，”寫作者。

據估計，多達99.999%的地球微生物不為科學所知，而被認為存在的數萬億個物種，超過 90%可能位于表面以下。CSP1-3 是眾多謎團中的一個。

“CSP1-3 是清理土壤表層物質的清道夫，”Tiedje說.“他們有工作要做。”

Tiedje、Feng 和同事現在想嘗試在實驗室中培養 CSP1-3 微生物，看看它們實際上是如何開展工作的。

該研究發表在美國國家科學院 （PNAS.

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