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地球上有約五分之一的生物藏身地下，但人們對地下生物王國知之甚少。美國科學(xué)家日前在科羅拉多州發(fā)現(xiàn)了新的龐大地下微生物種群，并對這些微生物進行了基因測序。美國勞倫斯伯克利國家實驗室和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員日前在英國《自然?通訊》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告說，他們在科羅拉多州賴夫爾鎮(zhèn)附近一個地下蓄水層采集了沉積物和地下水樣本，對從中發(fā)現(xiàn)的2500多種微生物進行基因組重建。
研究人員獲得的微生物基因組涵蓋了近80%所有已知細菌門類。在同一地點發(fā)現(xiàn)如此豐富的微生物令人震驚。除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了47個新的門級細菌種群，加上去年發(fā)現(xiàn)的35個，使已知的細菌門類數(shù)量又增加了一倍。他們因此重新繪制了用于描述物種演化的“生命樹”。
研究還發(fā)現(xiàn)了地下微生物之間的高度相互依存關(guān)系，并進一步了解了地下微生物是如何參與碳循環(huán)、氮循環(huán)、氫循環(huán)等地球上的一些重要循環(huán)。這些循環(huán)對地球上的大氣和生命非常重要，了解它們有助于在氣候模擬等預(yù)測性模型中更準(zhǔn)確地反映這類循環(huán)。
研究人員觀察到，微生物群落中存在一種可稱作“代謝切換”的現(xiàn)象，即一種微生物的代謝產(chǎn)物成為另一種微生物的食物。上述這些物質(zhì)循環(huán)正是由代謝切換所推動，這需要微生物之間高度的相互依存來實現(xiàn)。此外，大多數(shù)微生物都不能獨自降解一種化合物，還需要微生物之間的“團隊配合”。
以地下水中的硝酸鹽為例，微生物可以把硝酸鹽還原為無害的氮氣。這一反硝化作用分4個步驟進行，其中第三步會產(chǎn)生溫室氣體一氧化二氮。如果參與第四步的微生物不活躍，沒有接受一氧化二氮的代謝切換，那么反硝化作用失敗，溫室氣體就會進入大氣中。
勞倫斯伯克利實驗室大氣與生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)部科學(xué)家、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校地球與行星科學(xué)系教授吉爾?班菲爾德說，高度的微生物多樣性和經(jīng)由代謝切換產(chǎn)生的相互關(guān)聯(lián)，很可能造就了生態(tài)系統(tǒng)的豐富多樣性。
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