20 世纪 90 年代中期，科学家的一项发现震撼了人们对地球生命的认识：可以发现大量的微生物库，通常埋在岩石深处数公里处，没有阳光照射。现在估计(50-80%) 地球微生物细胞生活在地下。
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为了探索和记录这个迷人的隐藏世界，伍兹霍尔海洋生物实验室 (MBL) 的科学家们开发了地球内部深处微生物多样性的全球图集。
这项开创性的工作涉及分析 1,000 多个微生物基因样本，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，他们在样本中发现了 31,000 种独特的古细菌类型和超过 377,000 种独特的细菌类型。这些类型称为 ASV（扩增子序列变体），它们就像识别微生物群落组成的“条形码”。
他们的发现表明地下极其多样化——考虑到它们生活在如此无情、极端的环境中，这是一个令人惊讶的发现。
“人们普遍认为，越深入地球表面，可用的能量就越少，能够生存的细胞数量就越少。然而存在的能量越多，就能产生和维持更多的多样性——就像在热带森林或珊瑚礁中一样，那里有充足的阳光和温暖，”该研究的主要作者、MBL 的副科学家 Emil Ruff 在一份报告中说道。陈述。
“但我们表明，在某些地下环境中，多样性即使不能超过，也可以轻松与地表的多样性相媲美。对于海洋环境和古细菌领域的微生物来说尤其如此，”拉夫补充道。
科学家们在美国南达科他州霍姆斯特克矿底部取样寻找微生物。
图片来源：里克·科尔威尔
他们还指出，两者之间存在着巨大的差异。以及它们在地球上的对应物，就像地球表面的其他生命一样。
“这似乎是一个普遍的生态原则。海洋和陆地领域的生命形式之间存在着非常明显的区别，不仅在地表，而且在地下。陆地和海洋的选择压力非常不同，它们会选择在这两个领域都难以生存的不同生物体，”拉夫说。
地下生命形式似乎遵循另一本规则书。地表上的大多数生物都可以将其能量追溯到利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。
有些人会在荒凉的环境中寻找微量的有机物，而另一些人则会获取能量通过放射性衰变的岩石。另一种策略是，通过无机化学反应产生营养物质。
海底泥火山从地下深处释放出富含甲烷的流体，在地下世界和地表世界之间形成动态交汇点。这些地点往往成为荒凉的深海中繁荣的生命中心。
图片来源：Mandy Joye/UGA
资源的极度稀缺也迫使地球深部生物在截然不同的时间尺度上运作。
“令人着迷的是，在这些低能量环境中，生命似乎减慢了速度，有时甚至减至最低限度。根据估计，一些地下细胞平均每 1000 年分裂一次。因此，这些微生物具有完全不同的生命时间尺度，我们有可能从它们身上了解一些有关衰老的信息，”Ruff 补充道。
地下微生物组的发现挑战了我们对太阳系其他地方生命的假设，证明生命可以在通常不利于生命生存的极端、能源匮乏的环境中繁衍生息。
如果微生物群落能够在地球表面以下几英里的地方持续存在，那么类似的生命形式也许也可能存在于火星表面之下，，或土卫二，尽管表面条件恶劣，但地下环境可能蕴藏着隐藏的生态系统。
该研究发表在期刊上科学进步。
