研究人员揭示了深湖自净能力的瓶颈

微生物有助于保持湖水清洁。在此过程中，它们还解毒氮化合物铵，例如，氮化合物铵通过肥料引入水体，并且还通过代谢过程自然产生。

由德国微生物和细胞培养物保藏组织(DSMZ)与IGB研究人员Hans-PeterGrossart和DannyIonescu领导的一个国际团队现在已经表明，欧洲湖泊深处铵的这种解毒只能由极少数特定的古细菌物种维持。

铵是一种氮化合物，高浓度对水生生物有毒，并污染饮用水源。它是在水柱中有机物分解过程中形成的，也作为农业肥料从集水区的陆地地区进入湖泊和河流。幸运的是，水体的自净能力以无数分解铵的微生物的形式存在。

在营养贫乏的湖泊深层中，有大量水体(如博登湖和许多其他前阿尔卑斯山湖泊)，古细菌执行此功能。它们将铵转化为硝酸盐，然后用于生产N2氮气——空气的主要成分。

研究人员研究了五大洲深湖中铵氧化古细菌的生物多样性和进化历史。他们能够证明，这些古菌在全球湖泊中的物种多样性平均只有大约15到<>个物种。在欧洲湖泊中，优势物种甚至是高度克隆的，几乎没有基因组微生物多样性。

“这种物种贫困使得深湖的自我净化能力可能容易受到环境变化的影响，并与海洋生态系统形成鲜明对比，海洋生态系统中这组微生物的物种多样性要高得多，”汉斯-彼得格罗萨特解释说，该研究的合著者发表在《科学进展》杂志上。

从海洋到淡水的生境变化的选择压力

研究小组还找到了这种物种缺乏的解释：淡水的殖民化总是起源于海洋栖息地。然而，由于淡水中的盐浓度要低得多，古菌不得不对其细胞结构进行重大改变，它们在进化过程中只设法进行了几次。“这种选择压力可能阻止了更广泛的铵氧化古菌在淡水中定植，”该研究的另一位合著者DannyIonescu说。

研究人员惊讶地发现，欧洲的主要淡水物种自其发生以来的13万年中几乎没有变化，并且已经从欧洲准克隆地传播到亚洲。作者认为，低营养物质加上温跃层以下4摄氏度的低温以及所研究湖泊的一些更多限制因素，阻止了高增长率和相关的进化变化。

因此，这些古细菌被困在低遗传多样性的状态中。由于气候变化的影响在淡水中比在海洋栖息地中更为明显，这与生物多样性的丧失有关，因此尚不清楚物种极度贫乏和进化静态的淡水古菌将如何应对全球变暖和农业用地过度施肥引起的变化。