深層土壤(根據土壤類型和區域,從30厘米以下(12英寸)到數百米之間,是地球臨界區域內被忽視的生態系統。現在,生物學家在深層土壤中發現了一個稱為CSP1-3的廣泛而相對豐富的細菌門,並評估了其係統發育,生態學,代謝和進化史。
圖顯示了每個棲息地的水生生物和CSP1-3門的適應性特徵的進化史。圖片來源:密歇根州立大學。
密歇根州立大學的教授詹姆斯·蒂耶(James Tiedje)說:“關鍵區域從樹木的頂部延伸到土壤的深度到213 m(700英尺)。”
“該區域支持地球上的大多數生命,因為它調節了基本過程,例如土壤形成,水循環和養分循環,這對於糧食生產,水質和生態系統健康至關重要。”
“儘管它很重要,但深層區域還是一個新的邊界,因為它是地球的主要部分,但沒有得到相對探索。”
Tiedje教授和他的同事在這個巨大的,未開發的微生物世界中發現了一個完全不同的微生物門,稱為CSP1-3。
在愛荷華州和中國的土壤樣本中,深度低至21 m(70英尺),可以鑑定出這種新的門。
蒂德耶教授說:“為什麼愛荷華州和中國?因為這兩個地區的土壤非常深,我們想知道它們的發生是否更籠統,而不僅僅是一個地區。”
研究人員從這些深層土壤中提取了DNA,發現CSP1-3的祖先生活在水中 - 溫泉和淡水 - 數百萬年前。
他們至少經歷了一個主要的棲息地過渡到殖民土壤環境 - 首先是表土和後來的深層土壤,在其進化史上。
科學家還發現CSP1-3微生物是活躍的。
蒂德耶教授說:“大多數人會認為這些生物就像孢子或休眠一樣。”
“但是我們通過檢查它們的DNA發現的主要發現之一是這些微生物是活躍的,並且慢慢生長。”
作者還驚訝地發現這些微生物不是社區的罕見成員,而是占主導地位。在某些情況下,它們佔社區的50%或更多,在表面土壤中從未如此。
蒂德耶教授說:“我相信這是因為深層土壤是如此不同的環境,而這組生物已經在很長一段時間內發展起來,以適應這種貧窮的土壤環境。”
一個紙描述這些發現於3月18日在國家科學院論文集。
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Wenlu Feng等。 2025年。在深關鍵區域繁盛的候選門的多樣化,利基適應和進化。PNAS122(12):E2424463122; doi:10.1073/pnas.2424463122