古代微生物“暗物质”：夏威夷熔岩洞中发现数千种未知细菌

导读：科学家在夏威夷大岛上的熔岩洞、熔岩管和地热喷口中发现了比他们预期更高的细菌多样性。

科学家在夏威夷大岛上的熔岩洞、熔岩管和地热喷口中发现了比他们预期更高的细菌多样性。日前发表在《Frontiers in Microbiology》上的一项新研究报告了这些发现。

这项研究调查了这些微生物生态系统内的种类和相互作用，其说明了过去火星和早期地球上可能存在生命的情况。令人惊讶的是，研究结果显示，一类被称为Chloroflexi的细菌通常是“枢纽”物种，这意味着它们跟许多其他物种有联系并且通常在社区中发挥关键的生态作用。许多Chloroflexi物种鲜为人知，而进一步的研究将揭示以前未被发现的物种以及对这些物种在这些极端环境中发挥的作用的深入了解。

研究论文第一作者、NASA约翰逊太空中心和夏威夷大学马诺阿分校的Rebecca D Prescott博士表示：“这项研究指出了一种可能性，即更古老的细菌品系如Chloroflexi门可能具有重要的生态‘工作’或角色。Chloroflexi是一个极其多样化的细菌群体，在很多不同的环境中都有很多不同的角色，但它们没有得到很好的研究，因此我们不知道它们在这些社区中做什么。一些科学家称这样的群体为‘微生物暗物质’--自然界中不为人知或未被研究的微生物。”

看不见的火山生命

Prescott和她的同事从不同的地方收集了70个样本，包括活跃的地热喷口以及较年轻和年长的熔岩管和洞穴--它们的年龄分别在400年以下和500至800年之间，以此来了解细菌群落可能随时间的变化。研究人员们通过对样品中存在的核糖体RNA进行测序来确定每个样品中细菌类别的多样性和丰度。共同出现的细菌网络还提供了关于这些微生物之间可能的相互作用的提示。

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最严酷的条件--地热场所--预计会比更成熟和适合居住的熔岩管具有更低的多样性。虽然多样性确实被发现较低，但研究小组惊讶地发现，这些群落内的相互作用比具有较高多样性的地点更加复杂。

Prescott说道：“这引出了一个问题，极端环境是否有助于创造更多的互动微生物群落从而使微生物更加相互依赖？如果是这样，极端环境是什么帮助创造了这一物种？”

由于Chloroflexi和另一类叫做Acidobacteria的微生物几乎在所有的地方都存在，它们可能在这些社区中发挥着重要的作用。然而这些并不是最丰富的细菌，来自不同地点的各个群落在微生物互动的多样性和复杂性方面显示出很大的差异。与此相反的是，最丰富的群体--Oxyphotobacteria和Actinobacteria往往不是“枢纽”物种，这表明它们的作用对群落的整体结构可能不太重要。

问题多于答案

由于目前的研究是基于一个基因的部分测序，所以无法准确地确定微生物的种类或它们在社区的“工作”。因此，需要进一步的研究来帮助揭示存在的个别物种及更好地了解这些细菌在环境中的作用。

Prescott说道：“总的来说，这项研究有助于说明在共同培养中研究微生物，而不是单独培养它们（作为隔离物）是多么重要。在自然界中，微生物不会孤立地生长。相反，它们在来自其他微生物的化学信号的海洋中生长、生活并与许多其他微生物互动。然后这可以改变它们的基因表达并影响它们在社区中的工作。”

除了对火星上过去甚至未来的生命的见解之外，来自火山环境的细菌还可以在了解微生物如何将火山岩（玄武岩）变成土壤及生物修复、生物技术和可持续资源管理方面发挥作用。