研究发现高温深海微生物群落的巨大多样性和相互依存性

波特兰州立大学和威斯康星大学的研究人员进行的一项新研究发现，在深海的高温地热环境中，微生物以相互依存的群落形式存在着丰富的多样性。这项研究发表在《微生物组》杂志上，由PSU生物学教授Anna-LouiseReysenbach领导。从PSU获得微生物生态学硕士学位的EmilySt.John与威斯康星大学的研究人员一起也为这项研究做出了重大贡献。

当通过深海热液喷口排出地壳的350-400℃流体与海水混合时，会形成通常被称为“烟囱”或热液沉积物的大型多孔岩石。这些烟囱被在高温环境中茁壮成长的微生物定殖。几十年来，Reysenbach从世界各大洋的深海热液喷口收集了烟囱，她的实验室使用基因指纹和培养技术研究与这些岩石相关的群落的微生物多样性。

在这项新研究中，Reysenbach和团队能够利用分子生物学技术的进步对这些群落中微生物的整个基因组进行测序，以更多地了解它们的多样性和相互关联的生态系统。

该团队构建了来自40个不同岩石群落的3,635种细菌和古细菌的基因组。多样性的数量是惊人的，并且极大地扩展了关于存在多少种不同类型的细菌和古细菌的知识。研究人员发现了至少500个新属(高于物种的分类组织级别)并有两个新门的证据(高于物种的五个级别)。Reysenbach说：“Phyla在分类学排名中名列前茅，这真的很酷。”

ResearchSquare制作的视频

该团队还发现了微生物多样性热点的证据。例如，来自新西兰附近的深海兄弟火山的样本特别富含不同种类的微生物，其中许多是火山特有的。

“生物多样性是如此巨大，超出了图表，”雷森巴赫说。“在一座火山上，出现了我们以前在其他地方从未见过的如此多的新多样性。”这一发现可能表明，与深海热液喷口相比，火山地下岩石的复杂性增加使得它们更有可能容纳不同的微生物物种。

除了在这些高温生态系统中发现数量惊人的微生物生物多样性外，这项研究的基因组数据还表明，许多这些生物体相互依赖才能生存。通过分析基因组，研究人员发现一些微生物无法代谢它们生存所需的所有营养物质，因此它们依赖于其他物种在称为“代谢切换”的过程中产生的营养物质。

Reysenbach说：“通过观察这些基因组，我们确实更好地了解了很多这些微生物在做什么以及它们是如何相互作用的。”“他们是公共的;他们互相分享食物。”

这项研究激发了Reysenbach进入新的研究阶段：深入了解这些深海微生物之间的相互作用。“对我来说，最令人兴奋的部分是我真的希望能够在实验室中培养这些东西，”Reysenbach说。“我希望能够在显微镜下看到[一种微生物]，并了解它是否需要其他人共同生活。”

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波特兰州立大学和威斯康星大学的研究人员进行的一项新研究发现，在深海的高温地热环境中，微生物以相互依存的群落形式存在着丰富的多样性。这项研究发表在《微生物组》杂志上，由PSU生物学教授Anna-LouiseReysenbach领导。从PSU获得微生物生态学硕士学位的EmilySt.John与威斯康星大学的研究人员一起也为这项研究做出了重大贡献。

当通过深海热液喷口排出地壳的350-400℃流体与海水混合时，会形成通常被称为“烟囱”或热液沉积物的大型多孔岩石。这些烟囱被在高温环境中茁壮成长的微生物定殖。几十年来，Reysenbach从世界各大洋的深海热液喷口收集了烟囱，她的实验室使用基因指纹和培养技术研究与这些岩石相关的群落的微生物多样性。

在这项新研究中，Reysenbach和团队能够利用分子生物学技术的进步对这些群落中微生物的整个基因组进行测序，以更多地了解它们的多样性和相互关联的生态系统。

该团队构建了来自40个不同岩石群落的3,635种细菌和古细菌的基因组。多样性的数量是惊人的，并且极大地扩展了关于存在多少种不同类型的细菌和古细菌的知识。研究人员发现了至少500个新属(高于物种的分类组织级别)并有两个新门的证据(高于物种的五个级别)。Reysenbach说：“Phyla在分类学排名中名列前茅，这真的很酷。”

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该团队还发现了微生物多样性热点的证据。例如，来自新西兰附近的深海兄弟火山的样本特别富含不同种类的微生物，其中许多是火山特有的。

“生物多样性是如此巨大，超出了图表，”雷森巴赫说。“在一座火山上，出现了我们以前在其他地方从未见过的如此多的新多样性。”这一发现可能表明，与深海热液喷口相比，火山地下岩石的复杂性增加使得它们更有可能容纳不同的微生物物种。

除了在这些高温生态系统中发现数量惊人的微生物生物多样性外，这项研究的基因组数据还表明，许多这些生物体相互依赖才能生存。通过分析基因组，研究人员发现一些微生物无法代谢它们生存所需的所有营养物质，因此它们依赖于其他物种在称为“代谢切换”的过程中产生的营养物质。

Reysenbach说：“通过观察这些基因组，我们确实更好地了解了很多这些微生物在做什么以及它们是如何相互作用的。”“他们是公共的;他们互相分享食物。”

这项研究激发了Reysenbach进入新的研究阶段：深入了解这些深海微生物之间的相互作用。“对我来说，最令人兴奋的部分是我真的希望能够在实验室中培养这些东西，”Reysenbach说。“我希望能够在显微镜下看到[一种微生物]，并了解它是否需要其他人共同生活。”

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