《科学》：海底2400米下采集到微生物 少1/百万

顾汉现

作者：Kai-Uwe Hinrichs

来源：《科学》

发布时间：2015/8/24 10:37:32

海底2400米下采集到微生物



生活在海底2000米以下的微生物

图片来源：Hiroyuki Imachi

如果你想要找到一些奇怪的尚未被发现的生物体，海底2000米以下的沉积层应该是一个不错的选择。那里的热量和压力都非常大，而食物则供不应求。研究人员如今在这一深度获得了首批微生物样本，然而它们却出乎意料的普通。这些细胞与生活在陆地上的一个不太苛刻的栖息地——森林中的土壤——的微生物非常类似。

从炙热的温泉到南极冰下的湖泊，微生物往往能够在一些非常艰难的环境中生存。然而在海底的下面多深的地方依然能够有微生物生存却一直没有答案。研究人员曾经从海底下方1900多米深处采集过细胞，同时它们也曾在海底4000米深处探测到生命存在的化学迹象。

为了寻找其他被深埋的微生物，一个国际研究团队在远离日本东北海岸的沉积层中向下钻探了2400多米。这项研究的联合作者、德国不来梅大学生物地球化学家Kai-Uwe Hinrichs介绍说，大约2300万年前，这片海域曾是包含湿地与泻湖的沿海环境，有点类似于今日美国佛罗里达州的一部分。然而随着陆地位置的改变，该地区逐渐下沉并最终被沉积层覆盖。如今，这个深层含有丰富的煤炭资源。

研究人员采取了多个防范措施以免有其他微生物污染他们的样本。在钻探船上，他们用一部X射线CT扫描仪仔细检查了沉积岩心，并挑选了最坚实的部分。研究人员随后对岩心的中间部分进行了分析。

在实验室中，科学家对岩心中的微生物以及可能污染样本的微生物进行了基因测序。随后他们又利用一种统计方法纠正了当闯入者存在时的测量值。

研究人员日前在《科学》杂志上报告说，他们的分析表明，少量的微生物来自于最深的沉积层——距离海底2466米。1立方厘米的深海沉积层中大约含有10到1万个微生物细胞。Hinrichs说，相比之下，你家后院相同大小的泥土中大约有几十亿个微生物。他说，在这样的深度，“生命依然存在，但只是很少的生命”。

当研究人员在40摄氏度培育这些微生物并将其投入少量煤尘中后，他们检测到代谢活动的迹象，这意味着来自如此深度的微生物以煤炭为食并且会释放甲烷。

这项研究的共同作者、日本横须贺海洋地球科学与技术机构地球微生物学家Fumio Inagaki认为，这项研究表明“微生物能够在距离海底2.5公里的地方存活”。

地球上最重要的过程之一便是碳循环，即碳原子穿梭于生物与非生物的环境之间。而人类通过燃烧化石燃料、向大气中释放大量二氧化碳而扭曲了碳循环。Inagaki表示，微生物以煤炭为食并释放甲烷表明它们同时扮演了“碳循环中的一个重要生态角色”。

为了搞清生活在沉积岩心中的微生物到底是什么，科学家将它们的基因序列与生活在其他环境中的微生物的基因序列进行了比较。

研究表明，远离海底的微生物组并不同于那些生活在浅层的微生物。但令研究人员感到吃惊的是，深海微生物更类似于那些生活在森林土壤中的微生物。

“这真是一项有价值的研究”，因为它提供了关于这些微生物的如此之多的数据。并未参与该项研究的美国特拉华大学微生物学家Jennifer Biddle指出。她说，你曾以为来自这样一种奇异环境中的微生物一定非常不同，结果却发现它和人们熟悉的微生物是如此类似。“就像你到了冥王星却看到了麦当劳。”（赵熙熙）

http://www.sciencemag.org/content/348/6233/428.short



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201582410373277037046.shtm  L