新南威尔士大学的卡罗琳·唐 南极洲东部风车群岛的罗宾逊山脊
这是UNSW研究人员首次发现噬气细菌的地方
信用:贝琳达法拉利 UNSW的研究人员发现，他们之前在南极洲空气中发现的细菌很可能是一个全球性的过程，这进一步支持了外星微生物的潜在存在
在2017年一项引人注目的研究的第一步中，来自UNSW悉尼的研究人员发现，这一过程发生在世界三极的土壤中。该研究显示，南极洲的微生物有一种独特的能力，基本上可以在空气中生存
具体来说，研究人员发现，导致他们发现的大气化学合成现象的目标基因非常丰富，广泛分布在南极、北极和兴都库什-喜马拉雅山脉的青藏高原的极地土壤中
这项新的研究发表在本月的《前沿》杂志上，是UNSW、澳大利亚南极部门和中国青藏高原研究所的合作成果
该研究的资深作者、UNSW科学的贝琳达·费拉里副教授说，在空气中生存是一种非常简单的生存方式，他们的发现为微生物在其他星球上生存提供了进一步的可能性
法拉利教授说:“这就是美国宇航局的火星2020毅力探测器的目标——在火星岩石和土壤的核心样本中寻找古代微生物生命的迹象。”
“未来的任务将把样本带回地球，美国国家航空航天局的科学家将以与我们相似的方式分析土壤，尝试看看是否有生命迹象
" 费拉里教授说，研究人员的发现意味着，使用微量气体作为能量和碳源来生长的微生物——不同于使用光的光合作用——并不是南极洲独有的过程
“整个生态系统可能都依赖于这种新的微生物固碳过程，微生物利用呼吸大气中的氢气获得的能量将大气中的二氧化碳转化为碳，从而生长，”她说
“我们认为，当环境发生变化时，这一过程与光合作用同时发生，例如在极地冬季没有光线的时候，但我们的目标是在下一阶段的研究中证实这一假设
因此，虽然需要做更多的工作来证实这种活动在全球范围内发生，但我们在三极土壤中检测到目标基因的事实意味着这一新的过程可能发生在世界各地的寒冷沙漠中，但迄今为止一直被忽视
" 研究人员贝琳达·费拉里和艾登·张在南极米切尔半岛采集土壤样本
功劳:凯瑟琳·金 南极、北极和青藏高原土壤分析 研究人员分析了122份土壤样本，这些样本来自南极洲的14个陆地寒冷沙漠地区(风车岛和维斯特福尔山)、北极和青藏高原，是他们在2005年至2019年间收集的
这项研究的主要作者，UNSW博士
D
候选人安琪丽可·雷说，研究小组在完成之前的研究时遇到的一个大问题是，这种新的大气化学合成过程(也被称为碳固定或碳汇)是否也同样发生在世界其他地方
“所以，这次我们做了一个全球性的研究
她说:“我们从三个极点的不同地点收集了10厘米厚的表层土壤，这是我们研究的大多数生物被发现的深度。”
“这些地方的地面在一年的大部分时间里都是完全冻结的——没有太多的土壤，因为大部分是岩石
" 研究人员从土壤样本中提取脱氧核糖核酸，然后对脱氧核糖核酸进行测序，以检测负责碳固定过程的目标基因
雷女士说，科学家们还对每个地方进行了环境分析，以测量微生物生活的条件
“通过观察土壤中的环境参数，这就是我们如何知道低碳、低水分和其他因素在起作用，”她说
“因此，我们将碳固定过程的目标基因与不同的位点联系起来，发现碳和氮这两种营养物质含量较低的位点更有可能支持这一过程，这是有道理的
" 改变固碳思维的发现 费拉里教授说，研究人员的发现将改变科学家对生命存在所需的限制以及微生物学教学方式的想法
UNSW·悉尼和澳大利亚南极部门的研究人员走到布朗宁半岛的一个地方收集土壤样本
图为马克·雷蒙德、丹尼尔·威尔金斯和凯瑟琳·金
信用:贝琳达法拉利 “通过调查南极洲以外的地方，我们可以确定这种新形式的趋化作用对全球碳收支的贡献有多大，”她说
“在我们发现这种新的碳汇过程之前，两种主要的已知化学营养形式是光合作用和地热化学营养——后者是细菌利用硫化氢等无机化合物来固定碳的地方
但是现在我们已经发现参与这一过程的基因在寒冷的沙漠中很丰富，尽管我们还没有研究炎热的沙漠，我们的发现可能表明大气化学合成对全球碳收支有贡献
" 费拉里教授说，除了空气，细菌很可能已经成为它们生存环境中的关键角色
“许多这样的生态系统相当干燥，营养贫乏——所以，这些地方主要是细菌，”她说
“特别是在我们研究的原始东南极点，除了一些苔藓和地衣(真菌)外，那里没有什么别的东西
因为这些细菌已经适应生存，并有能力使用微量气体生存，他们的环境已经选择他们成为他们的生态系统的重要贡献者
" 法拉利教授表示，研究人员期待在碳固定方面有新的发现
“作为下一阶段的一部分，我们的目标是在实验室中分离出一种新的细菌——以获得一种纯培养物，”她说
“这很困难，因为细菌习惯于在很小的空间里生长，而琼脂平板不同于它们的自然环境
希望到那时，我们能够完全理解这些细菌在空气中进行这种独特的生存过程所需的条件
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