“这就像去冥王星,看到麦当劳'

如果你想找到一些奇怪的,未发现的生物,海底以下2公里以外的沉积物应该是一个好看的地方。 热量和压力都很大,食物供不应求。 但是研究人员现在已经从这些深度获得了第一批微生物样本,结果却非常普通。 这些细胞类似于生活在陆地上要求不高的栖息地的微生物:森林中的土壤。

微生物在一些不祥的环境中变得艰难,从灼热的温泉到南极冰层下的湖泊。 海底生物能够存活多远还不清楚。 研究人员已将海底下1900多米的细胞拉起,他们已经从大约4公里处发现了化学生命迹象。

为了寻找其他深埋的微生物,一个国际研究小组钻探了2400多米深的日本东北沿海沉积物。 大约2300万年前,该地区是一个包含湿地和泻湖的沿海环境,可能与佛罗里达州的部分地区相似,共同作者,德国不来梅大学的生物地球化学家Kai-Uwe Hinrichs说。 但随着大陆转移位置,该地区逐渐沉没并被沉积物覆盖。 现在,这个深层富含煤。

研究人员采取了一些预防措施,试图消除样品中的污染微生物。 在钻井船上,他们用X射线CT扫描仪仔细检查沉积物核心,并挑选出最坚固的岩心。 他们从岩心中间取出沉积物样品进行分析。 回到实验室,科学家对来自微生物和可能污染样本的微生物的基因进行了测序。 然后,他们使用统计技术来纠正他们对这些入侵者存在的测量结果。

正如研究人员今天在“ 科学”杂志网上报道的那样,他们的分析显示,即使在最深的沉积物中也有少量微生物,这些沉积物来自海底2466米。 一立方厘米的深海沉积物含有约10至10,000个微生物细胞。 Hinrichs说,相比之下,来自后院的相同数量的污垢将含有数十亿的微生物。 他说,在这些深处,“有生命,但生命很少”。

当研究人员在40°C温育一些微生物并投入少量煤尘时,他们检测到代谢活动的迹象,表明这些深度的微生物正在以煤为食并释放出甲烷。 研究结果表明,“海底以下约2.5公里的沉积物中存在微生物,”共同作者,横须贺日本海洋地球科学与技术局的地质微生物学家Fumio Inagaki说。

地球上最重要的过程之一是碳循环,其中碳原子在生物和非生命环境之间穿梭。 人类通过燃烧化石燃料扭曲碳循环,向大气中释放出大量二氧化碳。 Inagaki说,微生物正在吃煤和排放甲烷,这表明它们也在“碳循环中起着重要的生态作用”。

为了更多地了解核心中的微生物是什么样的,科学家将他们的基因序列与生活在其他栖息地的微生物的基因序列进行了比较。 远离海底的微生物群与浅层的微生物群不同。 令研究人员惊讶的是, 因此,在2000万年前生活在栖息地的微生物类型对现在生活在那里的微生物有很大的影响,辛里奇斯说。

团队发现的微生物有可能是陆地微生物的后代,当它们的家在地表下沉没时,它们适应海底生活。 但也有可能这些微生物与栖息地开始下沉时存活的细胞相同,这意味着它们已超过2000万年。 Inagaki说:“在这种环境下,我们并不确切知道细胞的周转率”。

尽管一些石油钻探公司已经走得更远,但目前的项目是最深入的科学钻探项目之一,如果不是最深的话。 北卡罗来纳大学教堂山分校的海洋微生物学家安德烈亚斯特斯克描述了研究人员从海底到目前为止获得微生物的努力是“英勇的”。但与该研究无关的特斯克警告称钻井尽管研究人员试图控制它,但团队使用的技术很容易受到污染。 他说,其他更好地排除外来微生物的方法可以更清楚地了解生物体在这些极端深处生活的情况。 “采用更清洁的钻井技术,将会有更多的可能。”

特拉华大学的微生物学家詹妮弗比德尔说,“这是一项非常有价值的研究”,因为它提供了大量有关生物的数据,他也与研究无关。 她说,你会发现来自这个充满异国情调的环境中的微生物是不寻常的,并且发现它们与熟悉的微生物相似,这是“令人不安的”。 “这就像去冥王星看麦当劳一样。”