從海底類似煙囪的通風口漂流出來的渾濁物質可能蘊藏著科學家從未知道其存在的微觀生命體。
海底的山脊佈滿裂縫稱為熱液噴口它們將含有硫化氫、甲烷和氫氣的熾熱的地球深層流體噴入海洋。
在這些動態營養分配器的溫暖外圍周圍擠滿了一大群飢餓而神秘的微生物,它們利用從通風口擴散的化學物質在沒有營養的情況下茁壯成長。陽光或者充足的氧氣。
但這些可能並不是噴口提供的微生物賴以生存的唯一生態位。
一項新的研究現在已經確定了一個名為硫化單胞菌屬,它不僅可以在熱液噴口周圍繁衍生息,還可以生活在上面溢出的更冷、含氧量更高的羽流中。
這些煙雲可以向上延伸數百米,向外延伸數公里。 當熱岩漿與冷海水混合時,就會發生這種現象,並且包含與它們所噴出的熱液噴口完全不同的化學物質。
硫化單胞菌屬眾所周知,它是熱液噴口周圍的主導者,很容易在溫暖和缺氧的水中生存,並利用熱液噴口排放的硫化物作為能量,但這些新發現表明,一些物種實際上進化到隨著羽流上升。
先前的研究已經對熱液羽流的頂部進行了採樣,並發現了硫化單胞菌屬,但人們並不認為細菌實際上是在雲中生長的。 這些羽流被認為太冷並且充滿了氧。
“據推測,[細菌]是從與海底噴口相關的環境中衝到那裡的,”解釋德國馬克斯普朗克研究所的海洋微生物學家馬西米利亞諾·莫拉里。
「但我們想知道這些羽流是否真的適合某些成員的環境硫化單胞菌屬團體。
對熱液羽流進行採樣是一項複雜的工作。 它需要對海洋的偏遠地區進行探險,那裡的構造板塊邊界正在逐漸拉開。
這些區域並不容易定位,即使找到了,當熱液羽流位於北極海冰或波濤洶湧的白色海浪之下 2,500 公尺(約 8,200 英尺)以下時,對其進行採樣也很困難。
目前的研究是第一個直接測試這些羽流頂部是否為鳥類提供合適棲息地的研究。硫化單胞菌屬。
採樣發生在北冰洋中部和南大西洋沿岸。
基因組定序透露一種特殊的物種,稱為硫化單胞菌屬 羽毛,它「在寒冷(低於 0 至 4 攝氏度)、氧飽和且富含氫的熱液羽流中分佈廣泛且活躍」。
與其他物種不同的是硫化單胞菌屬,S. 羽毛的基因組顯示出有氧代謝的特徵,其生長依賴氧氣。
這種細菌似乎也失去了還原硝酸鹽的能力,而硝酸鹽是該屬生活在熱液噴口周圍時通常使用的物質來代替氧氣。
需要進一步的研究來找出哪些金屬和化合物有利於S. 羽毛細菌在近乎冰凍的漂流物質羽流中生長,但根據新的結果,這似乎是細菌生存和繁殖的合適環境。
熱液羽流中細菌的其他跡像被認為來自周圍的海水,而不是來自熱液噴口。 這可能是真的S. 羽毛,但也有可能這種細菌是「過渡」物種。 它可以解釋一些海洋最古老的生命形式(可能超過40億年)進化到遠離熱液噴口並在別處安家。
“我們認為熱液羽流不僅可以驅散熱液噴口中的微生物,而且還可能在生態上將公海與海底棲息地連接起來。”說臼齒。
“我們的系統發育分析表明羽毛硫化單胞菌可能源自與熱液噴口相關的祖先,它獲得了更高的耐氧性,然後傳播到海洋。
莫拉里和他的同事說他們的發現開啟了海洋“微生物生態學的新範式”,揭示了世界各地海洋中發現的豐富細菌的新生態位。
該研究發表於自然微生物學。