最新：在极端环境下生存：科学家发现水下火山烟尘中的生命

来源：cnBeta 　2023-03-21 05:34:46

在海洋深处，沿着构造板块的边界，热液喷口喷出热流体。这些液体缺乏氧气，富含铁、锰和铜等金属，并可能携带硫化物、甲烷和氢气。当热水与附近寒冷的、富含氧气的海水相互作用时，就会形成由烟雾状的金属硫化物颗粒组成的热液流。

热液羽流从海底升起数百米，并分散到离其源头数千公里的地方，热液羽流可能看起来是不适宜的环境。然而，最近发表在《自然-微生物学》上的一项研究显示，特定的细菌能够在这些看似不稳定的地方茁壮成长。

科研船Polarstern在格陵兰岛冰面上进行考察PS86，距离Gakkel海脊的西部火山区约4000米。资料来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/Stefanie Arndt

(资料图)

第一作者、德国不来梅马克斯-普朗克海洋微生物研究所的Massimiliano Molari说："我们详细研究了Sulfurimonas属的细菌。到目前为止，这些细菌只知道在低氧环境中生长，但基因序列偶尔也在热液羽流中被检测到。正如它们的名字所表明的，它们已知使用来自硫化物的能量。"人们认为它们是从海底通风口相关的环境中被冲到那里的。但是我们想知道，这些烟羽是否真的可能是一个适合Sulfurimonas组的一些成员的环境"。

由Antje Boetius教授博士领导的Polarstern团队。后排，从左起。Gunter Wegener, Massimiliano Molari, Mirja Meiners, Rafael Stiens, Antje Boetius, Fabian Schramm, Norbert Rieper。前排。Andreas Türke, Yann Marcon. 资料来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/Stefanie Arndt

艰难的采样条件

因此，Molari与来自阿尔弗雷德-魏格纳研究所、不来梅港亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）以及不来梅大学MARUM海洋环境科学中心的同事一起，对北极中部和南大西洋的热液羽流进行了一次具有挑战性的采样之旅。

"我们在以前从未研究过的超低速扩张脊的极偏远地区对羽流进行采样。收集热液羽流样品是非常复杂的，因为它们不容易被找到。"马克斯-普朗克海洋微生物研究所的组长兼AWI主任Antje Boetius解释说，他是北极任务的首席科学家，当羽流位于2500米以上的深度和北极海冰之下，或者位于南大洋的风暴区内时，取样就变得更加困难。

极光公司在加克尔海脊（北极中部）的热液喷口。水下摄像系统OFOS拍摄的热液喷口（左上角，由红色箭头表示）和烟囱（右边的黄橙色结构）的快照，这使得在考察PS86期间确定热液喷口领域的位置成为可能。资料来源：巡航报告

在研究船Polarstern上，科学家们设法收集样本，并在这些水中研究细菌的组成和代谢。

装备精良，分布广泛

莫拉里和他的同事发现了一个新的Sulfurimonas物种，叫做USulfurimonas pluma（上标"U"代表未培养的），栖息在寒冷、氧气饱和的热液羽流中。令人惊讶的是，这种微生物使用烟羽中的氢气作为能量来源，而不是硫化物。科学家们还调查了这种微生物的基因组，发现其基因组被强烈削弱，缺少其亲属的典型基因，但却很好地配备了其他基因，使其能够在这种动态环境中生长。

"我们认为，热液羽流不仅分散了热液喷口的微生物，而且还可能在生态上将开阔的海洋与海底栖息地连接起来。我们的系统发育分析表明，USulfurimonas pluma可能来自一个与热液喷口相关的祖先，它获得了更高的耐氧性，然后扩散到整个大洋。然而，这还有待进一步调查"，Molari说。

对其他羽流的基因组数据的研究表明，USulfurimonas pluma在世界各地的这些环境中生长。Molari说："显然，它们在寒冷、氧气饱和和富含氢气的热液羽流中找到了一个生态位，这意味着我们必须重新思考我们对深海中硫磺类动物的生态作用的想法--它们可能比我们以前认为的要重要得多"。

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