发现深海细菌在碳捕获中扮演重要角色

根据发表在《科学》杂志上的一项新研究，生活在黑暗海洋深处的海洋细菌在全球碳循环中发挥着新的重要作用。

“黑暗海洋”——200米以下的一切——占海洋的90%。对该领域的微生物及其在将二氧化碳转化为细胞物质、蛋白质、碳水化合物和脂质中的关键作用知之甚少。然后，这种新鲜产生的有机物质可以被其他海洋生物消耗，从而提高海洋的生产力。

大多数深色海洋碳被捕获在中间层，它位于海洋表面以下200到1000米之间。执行这一过程的微生物的身份和所涉及的能量仍然是一个很大的谜。通过分析在该地区海水样本中发现的基因组，毕格罗海洋科学实验室的科学家们现在已经确定了一些最重要的贡献者——亚硝酸盐氧化细菌。

毕格罗实验室的博士后科学家玛丽亚帕奇阿达基(Maria Pachiadaki)说，“我们知道这些细菌存在并参与全球碳循环，但它们的作用比科学家此前认为的要大得多。”

这些细菌从氮化合物的氧化中获得能量。它们只占黑暗海洋中微生物细胞的不到5%，这让科学家大大低估了它们的贡献。这项研究表明，尽管它们的丰度相对较低，但亚硝酸盐氧化细菌每年在中间层捕获超过1.1亿吨二氧化碳。这相当于之前对整个黑暗海洋捕获的碳总量的估算。

基于来自全球40个地点的海水样本的基因信息，该团队分析了微生物介观群落的组成。然后，他们使用单细胞基因组学工具对单个细胞进行完全测序，并根据其基因蓝图检查其生物学。

“在基因组学技术出现之前，黑暗海洋是一个黑匣子，因为来自这种环境的微生物拒绝在研究实验室中生长，”比奇洛实验室的高级研究科学家兼单细胞基因组学中心主任Ramunas Stepanauskas说。“现在，使用我们小组开发的现代工具，我们可以打开这个黑匣子，了解谁住在那里，他们在做什么，他们是如何做的。”

这篇科学论文背后的研究始于努力识别中间地带的新微生物群落。根据Pachiadaki的说法，在仔细检查下，以前接受的关于黑暗海域碳捕获的解释似乎并不正确。古细菌是黑暗海洋中更为丰富的微生物群，在大部分工作中得到了认可，但数学并没有增加。该团队开始发现这些身份不明的生物，他们是在广阔的黑暗海洋中捕捉二氧化碳的真正倡导者。

该小组分析了近3500种细菌和古菌的基因组。当他们没有发现任何其他生物有捕获碳的代谢途径并且足够丰富时，他们开始仔细研究亚硝酸盐氧化细菌。

大约100个分析的基因组被鉴定为亚硝酸盐氧化细菌，该团队选择并完整测序了30种代表性生物的遗传信息。

“如果我们没有基因组数据，我们可能永远不会考虑研究这些细菌对碳循环的影响，”Pachiadaki说。

在整个项目期间，最先进的基因组学技术继续快速发展，毕格罗实验室的单细胞基因组学中心增加了先进的技术，使研究人员能够估计细胞直径。突然，科学家们可以看到亚硝酸盐氧化细菌比以前认为负责黑暗海洋中大部分碳捕获的丰富的古菌要大得多。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！