由神秘的新细菌门主导的土壤深处的生命

我们脚下的土壤是拥挤与神秘的生命形式 – 可能比地球上任何其他栖息地都多.

科学家们现在已经确定了一种全新的门细菌，这种细菌在 ”黑暗森林“我们星球的深层土壤。

候选门称为CSP1-3 / CSP1-3 /于 2006 年在黄石公园的地热系统中首次被发现，此后几年，它的亲戚已在贫营养深层土壤– 就像热带雨林下的那些 – 以及地下土壤铁被氧化的地方.

利用高质量的宏基因组数据，一个国际研究团队终于整理出了这个细菌门的综合基因组目录。

他们的调查结果提供了”深刻洞察“了解这些细菌如何在地下深处生存，依靠从地表滴落下来的任何碳和氮为生。

该团队怀疑这些神秘微生物在深层土壤的能量和元素循环中发挥着重要作用，而这些循环已经存在了小于 10%我们星球的历史。

“大多数人会认为这些生物就像孢子一样或处于休眠状态，”解释密歇根州立大学 （MSU） 的微生物学家 James Tiedje 为这项研究做出了贡献。

“但我们通过检查它们的 DNA 发现的一个关键发现是，这些微生物很活跃并且生长缓慢。”

Tiedje 和他的同事分析的深层土壤样本来自美国和中国，深度可达 22 米。

CSP1-3 绝对主导了这些隐藏的生态系统，在某些深度（如 17 米和 22 米深）占群落的 60%。Tiedje 说，这种支配从未发生在地球表面的微生物群落中。

“我相信发生这种情况是因为深层土壤是一个如此不同的环境，”他说，“而这群生物经过了很长一段时间的进化，以适应这种贫瘠的土壤环境。

深层土壤的能量有限且营养匮乏，虽然这个生态系统在科学上被忽视了，最近的研究表明生活在这里的土壤微生物表现出很多更多元化比以前承认的要多。

生活在地球表层土壤中的微生物种群仅延伸 30 厘米深，比生活在数百米深的种群密集得多。但它们的总人口数量实际上非常相似;深层土壤微生物更加分散。

虽然门成员可能已经进化到充分利用各自的栖息地，但当前研究的作者表示，所有成员都具有有氧一氧化碳 （CO） 氧化的能力。这是一种可以在营养限制期间提高细菌存活率的机制。

该门也显示出氢代谢的迹象。

作者指出，一氧化碳和氢气都是无处不在的能源，因此代谢气体以获得能量的能力”可能赋予重大的选择性优势“在其他养分高度浸出的土壤中。

在他们的基因组目录中，由中国西北农林大学的微生物学家 Wenlu Feng 领导的 Tiedje 和同事发现了一个特殊的谱系，该谱系似乎在适应土壤定植之前生活在水生栖息地中。

在进行这种进化跳跃时，微生物可能已经获得了一系列参与碳水化合物和能量代谢的基因。这可能帮助他们应对营养可用性的频繁波动。

“虽然这些研究为 CSP1-3 门的代谢潜力提供了初步见解，但解释其系统发育、生态意义、环境适应和进化轨迹的系统努力仍然未知，”写作者。

据估计，多达99.999%的地球微生物不为科学所知，而被认为存在的数万亿个物种，超过 90%可能位于表面以下。CSP1-3 是众多谜团中的一个。

“CSP1-3 是清理土壤表层物质的清道夫，”Tiedje说.“他们有工作要做。”

Tiedje、Feng 和同事现在想尝试在实验室中培养 CSP1-3 微生物，看看它们实际上是如何开展工作的。

该研究发表在美国国家科学院 （PNAS.

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