海洋下洋壳岩石中的确存在微生物

来源:《中国科学报》 2020-03-13 14:27:41

海底坚硬的岩石圈内是否有微生物存在?它们依靠什么方式维持生命?同济大学海洋与地球科学学院副教授李江涛与美国伍兹霍尔海洋研究所合作完成的一项最新研究显示,海洋下洋壳岩石中的确存在微生物,它们在依赖自养方式生存的同时,更大程度上依靠摄取现成有机物的异养方式生存,并由此揭示了海洋下洋壳岩石中存在的深部生命圈及其生存策略。3月12日,《自然》在线发表了这项研究成果。

受采样技术和条件的限制,人们对海底洋壳岩石生物圈的研究和认识十分有限。2015年11月30日至2016年1月30日开展的国际大洋发现计划(IODP) 360航次为科学家研究下洋壳深部生物圈提供了良好契机。该航次在西南印度洋洋中脊Atlantis II转换断层的Atlantis Bank进行了钻探取芯,获得了海底以下809米范围内的下洋壳辉长岩。

在近800米的深度剖面上,研究人员自上而下选取了11个岩石样品用于分析测试。从细胞染色计数的结果来看,下洋壳辉长岩中的生物量极低,远低于正常海洋沉积物及上洋壳表层玄武岩中的生物量。同时,一系列证据表明岩石中这些微生物的细胞是完整的,且能够进一步生长发育。

这项研究还从基因表达水平解析了微生物在下洋壳岩石极端环境中的生存策略。研究结果证实了包括氢气氧化、甲烷氧化、硫/氮循环等海洋极端环境常见的化能自养途径的存在。出乎意料的是,研究中得到较为丰富的涉及异养过程的基因,其表达似乎要远高于自养过程,表明更多的微生物通过使用可发酵的有机大分子来适应下洋壳环境“慢车道”生活。

这项研究结果证实了下洋壳深部生物圈的存在,拓展了生物圈在地球圈层内部分布的下限。(记者黄辛)

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