在1990年代中期,科学家发现了一个发现,震撼了对地球生命的理解:可以找到大量的微生物水库,经常在没有阳光的岩石中埋在岩石深处。现在估计(50-80%)地球细胞生活在地下。
为了探索和记录这个迷人的隐藏世界,伍兹霍尔(Woods Hole)的海洋生物实验室(MBL)的科学家开发了一个全球的微生物多样性地图集,居住在地球内脏内部。
这种开创性的工作涉及分析1000多个遗传样本的微生物,主要是细菌和古细菌(另一种曾经被认为是细菌),从全球50个海洋和陆地生态系统中收集。
经过八年的研究,他们发现了31,000种独特类型的古细菌和377,000多种独特的细菌。这些类型称为ASV(扩增子序列变体),就像识别微生物群落组成的“条形码”一样。
他们的发现表明地下令人难以置信的多样化 - 考虑到它们居住在如此无情的极端环境中,这是一个令人惊讶的发现。
“通常认为,您越深到地球表面的深处,能量越少,并且可以生存的细胞数量越低。尽管存在更多的能量,但可以产生和维持越多的多样性 - 就像在热带森林或珊瑚礁中,有很多太阳和温暖。陈述。
“但是我们表明,在某些地下环境中,多样性在表面上很容易竞争,如果不超过多样性。对于海洋环境和古细菌域中的微生物尤其如此。” Ruff补充说。
科学家在美国南达科他州的Homestake矿山底部取样微生物。
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他们还指出,和他们的尘世同行,就像地球表面上的余生一样。
“这似乎是一种普遍的生态原则。海军陆战队和陆地领域的生命形式之间存在非常明显的鸿沟,不仅在地面上,而且在地下。在陆地和海中,选择性压力截然不同,他们选择了在这两个领域都难以生活的不同生物体。” Ruff说。
地下生命形式似乎遵循另一本规则书。表面上的大多数生物都可以追溯到他们的能量回到使用光产生有机分子的细胞。在没有阳光的情况下,地下微生物组必须依靠其他方法。
有些会在荒凉的环境中发现少量的有机物质,而另一些则会获得能量通过放射性衰减岩石。另一个策略是,通过无机化学反应产生营养。
海底泥土火山从下面的深处释放富含甲烷的液体,从而在地下世界和地面世界之间形成了动态的交集。这些地点通常会成为原本荒凉的深海中生活中心的蓬勃发展。
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资源的超级降低还迫使深地球生物在截然不同的时间范围内运作。
“令人着迷的是,在这些低能的环境中,生活似乎放慢了速度,有时至少是绝对的。根据估计值,一些地下细胞平均每1000年平均每1000年。因此,这些微生物具有生活的完全不同的生活时间,我们可能会从中学到一些有关衰老的知识。” Ruff补充说。
地下微生物组的发现挑战了我们对太阳系中其他地方生活的假设,证明生活可以在通常不利于生活的极端,能量剥夺的环境中蓬勃发展。
如果微生物群落可以持续到地球表面以下几英里,那么可能存在类似的生命形式,可能存在于火星表面下方,,或者,尽管表面条件恶劣,但地下环境可能会留下隐藏的生态系统。
该研究发表在杂志上科学进步。