不来梅大学 在C0023位点检测到的深层海底微生物细胞的荧光显微照片
细胞用绿色荧光染料SYBR Green I染色
左图:从深度652的沉积物岩心样本(43R-3)中分离出的微生物细胞
76℃时为0米
右图:在深度1176的沉积物核心样本(112R-2)中检测到的微生物细胞
120°C时为8米(图片中央有一个单元)
刻度表示20微米(1/50毫米)
信用:JAMSTEC/IODP 在海底的什么深度会变得如此热，以至于微生物不再可能存在？这个问题是日本海洋地球科学技术署和不来梅大学海洋环境科学中心之间密切科学合作的焦点
IODP钻探计划(国际海洋发现计划)在2016年进行的一次考察为海底生物的温度极限提供了新的见解
这项发现现已由国际团队发表在专业杂志《科学》上
海底深处的沉积物提供了一个非常恶劣的栖息地
温度和压力随着深度的增加而稳定增加，而能量供应变得越来越少
大约30年前人们才知道，尽管有这些条件，微生物确实生活在几公里深的海底
深层生物圈仍然没有得到很好的理解，这就提出了一些根本性的问题:生命的极限在哪里，是什么因素决定了它们？环境温度很可能是一个重要因素
嗜热(喜热)微生物可以在高达80摄氏度的温度下非常舒适地生存
此外，还有超嗜热细菌和古菌，它们在更高的温度下茁壮成长，但需要高能量供应来维持它们的细胞
在理想的实验室条件下，它们可以在短时间内承受高达122摄氏度的温度
但是，为了研究高温如何长期影响低能量深层生物圈中的生命，广泛的深海钻探是必要的
“只有少数科学钻探地点已经到达沉积物温度高于30摄氏度的深度，”研究负责人教授解释说
MARUM的Kai-Uwe Hinrichs
“因此，极限探险的目标是在温度高达120摄氏度的沉积物上钻一个1000米深的洞——我们成功了
" 全球独一无二的钻井位置 如同在外层空间寻找生命一样，确定地球上生命的极限充满了巨大的技术挑战
在海底4000米以下通常会遇到120摄氏度的温度
对于科学家来说，世界上只有一种方法可以从如此巨大的深度获取样本——使用深海科学钻探船“地球号”
在这种情况下，为了便于钻井，选择了日本沿海的南开海槽
取样地点位于水深4
8公里，但由于这里的地热梯度比平均温度更陡，在一个只有1180米深的洞里达到120摄氏度的温度是可能的
“令人惊讶的是，微生物种群密度在温度只有45度左右时就崩溃了，”联合首席科学家博士说
JAMSTEC的Fumio Inagaki
“令人着迷的是——在高温的海底有广阔的深度间隔，几乎没有生命
但是之后我们能够在更深、更热的区域再次探测到细胞和微生物的活动——温度高达120度
" 当温度超过50摄氏度时，营养细胞的浓度急剧下降到每立方厘米沉积物中少于100个细胞的水平，而内生孢子的浓度迅速增加，并在85摄氏度时达到峰值
内生孢子是某些类型细菌的休眠细胞，只要条件再次有利，它们就能重新激活并转换到活跃状态
稻垣续称:“一些专家类型能够适应这些恶劣的条件，并在某种深度睡眠中持续地质时间。”
370号考察涉及科学深海钻探船“地球号”
信用:JAMSTEC 改进的检测方法 这个项目的大部分研究都是在技术可行性的边缘进行的
“在过去的20年里，许多探测生命的技术都得到了改进，所以现在有些技术的灵敏度提高了10万倍，”联合首席科学家Dr
JAMSTEC的Yuki Morono
为了可靠地检测50摄氏度沉积物中稀少的微生物生命，防止污染至关重要
因此，使用严格的污染控制对样品的处理进行监控，对于特别关键的工作，样品由直升机运送到位于日本高知的IODP核心储存库的洁净室实验室
“如果不在具有高质量研究环境控制的土地上进行某些方面的研究，就不可能实现探险的目标，”在探险期间领导陆上研究工作的莫洛诺说
国际合作 “我们探险的发现令人惊讶
它们表明，在生物圈的下限，致命极限与生存机会并存
“我们没想到，”联合首席科学家博士说
MARUM的Verena Heuer
“如果没有强大的跨学科团队及其专注的合作精神，这种新的理解是不可能的
“代表9个国家的29个不同机构的43名作者共同撰写了最近发表的文章
这项研究是作为IODP国际海洋发现项目370考察队工作的一部分进行的
对深层生物圈的研究是IODP的一个主要研究课题
“随着每一次探险，技术和分析方法都取得了进步；拥有不同背景和新想法的研究人员每次都会聚在一起回答一个科学问题，”豪雅继续说道
“这真是令人着迷
每一个新洞都为新知识打开了一扇窗
"
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