深海氨氧化古菌的环境适应基础及生态功能

氨氧化古菌是地球上丰度最高的微生物类群之一,驱动氮循环。尤其在深海,其相对丰度可达原核生物的20%-40%。然而,纯培养的缺乏严重阻碍了我们全面认知深海氨氧化古菌的生理特性和生态贡献。本文系统性地分析了深海环境特征与微生物适应性之间的关系,聚焦深海氨氧化古菌的潜在生存策略和代谢偏好。这些信息将有助于我们设计适用于深海氨氧化古菌的培养技术。此外,从系统发育和生理特性来看,深海氨氧化古菌与土壤或表层海洋来源的氨氧化古菌有显著区别,提示我们需要根据其特性重新估算全球海洋氮通量。

深海热液区微生物群落与环境适应性机理

深海热液区是最典型的深海高温环境,其剧烈变化的理化环境成为热液微生物的主要能量来源,支持着极大的生物量和生产力,热液区是微生物物种多样性最丰富的环境.生活在热液区周围的微生物同时面临深海高静水压,以及热液喷口周围温度、pH、盐度、氧化还原度等多种环境因子的剧烈波动.由于热液区的理化特性与早期地球环境有一定相似性,因此被认为可能是生命起源的摇篮.了解深海热液高温高压环境中生命的环境适应、生命边界和演化过程,可以帮助人们了解类早期生命形态,为探究生命起源、生命与地球协同演化以及探索域外生命提供重要的科学认知和理论基础.在过去近40年,已有大量针对深海热液微生物的研究报道和综述发表.本文基于深海原位检测和实验室模拟技术发展带来的新认知,由宏观到微观,从热液生态系统形成与群落演替、多样性成因、多因子环境适应等三个方面系统综述了近年来围绕深海热液微生物的前沿研究,并讨论了新技术发展带来的时间尺度在上述研究中的影响和意义.