莱顿大学 信用:CC0公共领域 在海底原本充满活力的沙漠中，研究人员发现了微生物可以获取能量的绿洲
值得注意的是，这些微生物首先要在饥饿的条件下埋藏8万年
一个国际研究小组，其中包括来自莱顿大学环境科学学院的何塞·莫戈隆，在PNAS发表了这一发现
研究人员研究了格陵兰/挪威海的鳞毛藻属微生物
这一物种的微生物能够在埋葬后很长时间内重新激活并增加其种群数量超过4个数量级
代谢活动降至绝对最低 数以百万计的微生物细胞遍布地球360，000，000平方公里的海底的每一寸土地
随着时间的推移，由于不断有颗粒从上面落下，它们被深埋在沉积物中，成为所谓的深层沉积生物圈的一部分
一旦表层世界的食物供应被切断，能量随着深度的增加而变得越来越有限，因此，人口慢慢地屈服于不适宜居住的条件，并随着时间的推移而逐渐减少
在这里，代谢活动被减缓到一个绝对的最小值，几乎不能为基本的细胞维持提供足够的能量
生存因此成为一个坚持和毅力的问题，而不是成长
然而，在PNAS发表的新研究中，研究小组描述了一小群在厌氧条件下通过氧化铵获得能量的生物，即众所周知的厌氧氨氧化，是这一普遍规律的例外，并在不利条件下经过长时间的繁殖
八万年的地狱生活 资深作者斯特芬·L说:“这些细胞能够忍受的真的非常惊人。”
卑尔根大学(挪威)深海研究中心的约根森
他继续解释道:“从鳞毛藻细胞沉积在海底的那一刻起，它们就发现自己处于一个恶劣的环境中，那里的条件远非最佳
事实上，表面氧气的存在对它们来说完全是致命的，因为它们的新陈代谢受到游离氧气的抑制，如果这还不够，那么它们的食物来源(铵和亚硝酸盐)就非常稀缺
沉积在海底后，它们必须在长达80，000年的旅程中幸存下来，这一旅程是通过缓慢掩埋穿过一个有毒且基本上没有任何它们可以使用的能源的地方来实现的
直到那时，它们才深入到沉积物中，到达铵和硝酸盐通量交汇的能量富集区，即铵-硝酸盐过渡带
在这里，到达这个深度的少数细胞开始生长，种群数量也增加了
然而，由于随着时间的推移，该区域本身相对于地表保持在一个固定的深度，因此微生物在自然保护区的停留时间是有限的，而由于无情的掩埋过程，微生物将被埋得更深
原则上，这些细胞已经经历了80，000年的地狱，最终到达一个地方，在那里他们可以得到一顿合适的饭菜，却发现自己在开胃菜后被赶了出来
" 异常结果 这位研究人员的发现是一个例子，说明了那些很容易被视为异常值而被拒绝的结果，在被追求时，会带来新的见解
第一作者赵睿描述了他是如何观察到在教科书知识无法解释的深度细胞丰度增加的
“这些年来，我们已经收集并分析了许多沉积物岩心，我经常在氧化带正下方看到出乎意料的细胞数量上升，这让我感到困惑，”芮说
在与来自莱顿大学的合作者和合著者何塞·莫戈隆一起思考地球化学背景数据后，研究小组发现，斯坎杜的丰度升高与氮的还原和氧化物种相遇的深度处的能量可用性增加相一致
“这些地球化学过渡带是一个合适的位置，跨学科的科学方法将实验室和计算机技术结合在一起，可以推动我们对微生物生命动力学的理解，”莫戈隆说
赵睿:“这正是你所期望的微生物能够利用铵和亚硝酸盐茁壮成长的地方，所以看到我们的地球化学和微生物数据相互支持是一种很好的感觉
" 遗传学解释 研究人员面临的一个显而易见的问题是，是什么特征使这些微生物能够在非常不利的条件下存活这么长时间
为了进一步研究这一点，他们对这些生物的整个基因组进行了测序，并将其与它们表面世界亲戚的基因组内容进行了比较
奥地利维也纳大学的研究员索菲·艾比和克里斯塔·施勒珀教授一起参与了基因组含量的研究，她说，他们发现这些生物拥有特殊的基因，可以利用不同来源的含氮化合物来获得所需的铵
艾比说:“此外，它们不太可能利用厌氧氨氧化以外的其他反应来获取能量，这种代谢多样性可能有助于它们在到达新厌氧氨氧化区之前生存。”
“然而，考虑到存活这么久的微生物数量很少，这似乎是由它们的牙齿皮肤造成的
" 人口动态毕竟不是那么简单 当被问及他们的发现的影响时，赵睿提到:“这对于我们如何理解深层生物圈中的种群动态有着重要的意义，这在很大程度上被认为是不同微生物群在不同时间跨度内保持生存能力的一个函数
虽然情况可能仍然如此，但研究表明，这种观点可能并不那么简单
此外，非常重要的是，这些微生物在调节以氮物种和强温室气体CO2形式存在的关键营养物通过海底的通量方面发挥着重要作用
“他接着提醒我们，高能中子活化区并不是特定研究地点独有的，而是似乎广泛存在于地下，因此在全球范围内具有重要的环境意义
这些微生物在全球范围内对环境到底有多重要，这是耶尔根森渴望了解的，他认为目前的研究是提供这类信息的第一步
“还有很多问题需要解决，”他说
“例如，其他微生物如何从能源和生物量的增加中获益？或者微生物对能源景观的变化反应有多快，它们的增长率是多少？此外，如果你有合适的新陈代谢机器来获取能量，我们想研究更深入到沉积物中的其他高能区，在那里能量也是可用的，这也可能影响地表和地下世界之间的通量
这些都是我们试图调查的方面
"
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