深层土壤(根据土壤类型和区域,从30厘米以下(12英寸)到数百米之间,是地球临界区域内被忽视的生态系统。现在,生物学家在深层土壤中发现了一个称为CSP1-3的广泛而相对丰富的细菌门,并评估了其系统发育,生态学,代谢和进化史。
图显示了每个栖息地的水生生物和CSP1-3门的适应性特征的进化史。图片来源:密歇根州立大学。
密歇根州立大学的教授詹姆斯·蒂耶(James Tiedje)说:“关键区域从树木的顶部延伸到土壤的深度到213 m(700英尺)。”
“该区域支持地球上的大多数生命,因为它调节了基本过程,例如土壤形成,水循环和养分循环,这对于粮食生产,水质和生态系统健康至关重要。”
“尽管它很重要,但深层区域还是一个新的边界,因为它是地球的主要部分,但没有得到相对探索。”
Tiedje教授和他的同事在这个巨大的,未开发的微生物世界中发现了一个完全不同的微生物门,称为CSP1-3。
在爱荷华州和中国的土壤样本中,深度低至21 m(70英尺),可以鉴定出这种新的门。
蒂德耶教授说:“为什么爱荷华州和中国?因为这两个地区的土壤非常深,我们想知道它们的发生是否更笼统,而不仅仅是一个地区。”
研究人员从这些深层土壤中提取了DNA,发现CSP1-3的祖先生活在水中 - 温泉和淡水 - 数百万年前。
他们至少经历了一个主要的栖息地过渡到殖民土壤环境 - 首先是表土和后来的深层土壤,在其进化史上。
科学家还发现CSP1-3微生物是活跃的。
蒂德耶教授说:“大多数人会认为这些生物就像孢子或休眠一样。”
“但是我们通过检查它们的DNA发现的主要发现之一是这些微生物是活跃的,并且慢慢生长。”
作者还惊讶地发现这些微生物不是社区的罕见成员,而是占主导地位。在某些情况下,它们占社区的50%或更多,在表面土壤中从未如此。
蒂德耶教授说:“我相信这是因为深层土壤是如此不同的环境,而这组生物已经在很长一段时间内发展起来,以适应这种贫穷的土壤环境。”
一个纸描述这些发现于3月18日在国家科学院论文集。
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Wenlu Feng等。 2025年。在深关键区域繁盛的候选门的多样化,利基适应和进化。PNAS122(12):E2424463122; doi:10.1073/pnas.2424463122