深层和极端:微生物在过渡中茁壮成长


在红海深水和盐水池表面之间的过渡层中存在着丰富的微生物群落,如上图所示,这是在“五深考察”期间发现的。卡拉丹海洋有限责任公司

一个多样化的微生物群落已经适应了红海深处的一个极咸的环境。这些微生物中有许多尚不为人知,它们占据了苏akin深海上1米厚的区域。苏akin深海是一个广阔的80米深的盐水湖,位于红海中部2771米以下。

这种稀薄的“咸水-海水界面”的化学性质,以及微生物群落的组成,在一个急剧的梯度上发生了令人惊讶的快速变化。

领导这项研究的微生物生态学家Daniele Daffonchio说:“我们的研究揭示了苏akin深海咸水-海水界面中的微生物是如何在红海沙漠中形成生命绿洲的。”Daffonchio和他在KAUST的同事,以及德国和西班牙的合作者,发现在这个界面中微生物细胞的密度比在正常的深海红海和下面的盐水中要高出一倍多。

苏akin Deep是大约25个深盐水湖中的一个。很少有研究分析它上面的薄盐水-海水界面,也没有人考虑到它的性质从上到下的变化。

Daffonchio的团队使用一种叫做尼斯金玫瑰的采样器来分析界面内每9厘米的水分。这个圆柱形装置容纳了23个90厘米长的10升的瓶子,以及一个测量盐度、温度和深度的探测器。

取样器由KAUST的研究船部署,瓶子打开,直到探测器发出信号,仪器已经到达Suakin深海的盐水-海水界面。然后,这些瓶子被注入接口水,并被远程关闭,然后仪器返回飞船。这样,瓶子中的水柱代表了界面中的大部分水柱。每一升水的馏分对应于实际界面的不同深度,分析了它们的化学和微生物含量。

该团队发现了多种类型的微生物群落,它们随着水体中氧和盐度的变化而变化。

该研究的第一作者、环境微生物学家Grégoire Michoud说:“许多微生物是新的,它们最近的亲戚来自海底的热液喷口和地下沉积物。”

该团队对一种被他们称为Candidatus Scalindua arabica的微生物进行了基因组测序,这种微生物集中在盐水-海水界面中间的20厘米层中。这种微生物和其他微生物进行的代谢过程表明,这个过渡区是氮循环的关键生态位。

海洋盐水池可能类似于外星环境,就像预计存在于木星卫星木卫二表面下的盐水海洋。Daffonchio解释说:“对极端地球环境下微生物网络的了解,可以帮助我们假设地外生命体上的生命形式是如何繁荣和功能的。”“这些微生物还可能含有酶和其他特性,这些特性可能在医疗和生物技术应用中有用。”

该团队计划继续分析其他红海卤水池及其卤水-海水界面,以检验不同条件如何影响微生物含量。

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