在构造板块边界的海洋深处，热流体从所谓的热液喷口上升。这些液体不含氧气，但含有大量金属，例如铁、锰或铜。有些还可以运输硫化物、甲烷和氢气。当热水与周围寒冷且含氧的海水混合时，会形成所谓的热液羽流，其中含有烟雾状的金属硫化物颗粒。这些羽状物从海底上升数百米，并从源头扩散到数千公里之外。热液羽流似乎是一个让自己感到宾至如归的危险场所。然而，现在发表在《自然微生物学》上的一项研究发现，这并不能阻止某些细菌在那里大量繁殖。
不仅仅是临时访客?
“我们详细研究了硫单胞菌属的细菌，”来自德国不来梅马克斯普朗克海洋微生物学研究所的第一作者 Massimiliano Molari 说。到目前为止，这些细菌只知道在低氧环境中生长，但偶尔也会在热液羽流中检测到基因序列。顾名思义，众所周知，它们使用硫化物中的能量。“据推测，它们是从海底喷口相关环境中被冲刷到那里的。但我们想知道羽状物是否真的适合硫单胞菌属的某些成员。”
苛刻的采样条件
因此，Molari 与阿尔弗雷德韦格纳研究所、不来梅港亥姆霍兹极地和海洋研究中心 (AWI) 以及不来梅大学 MARUM 海洋环境科学中心的同事一起，对北极中部和南部的热液羽流进行了一次具有挑战性的采样之旅大西洋。“我们在以前从未研究过的超慢速扩张脊的极端偏远地区采集了羽流。收集热液羽流样本非常复杂，因为它们不容易定位。当羽流位于超过 2500 米的深度和北极海冰以下，或在南大洋的风暴区内时，采样变得更加困难”，马克斯普朗克海洋微生物学研究所的组长兼主任 Antje Boetius 解释道AWI的，谁是北极任务的首席科学家。在研究船 Polarstern 上，科学家们设法收集了样本，并在水中研究了细菌的组成和新陈代谢。
装备精良，分布广泛
莫拉里 (Molari) 和他的同事发现了一种新的硫单胞菌属物种，称为U Sulfurimonas pluma(上标“U”代表未开垦)，栖息在寒冷的、氧气饱和的热液羽流中。令人惊讶的是，这种微生物使用羽流中的氢作为能源，而不是硫化物。科学家们还研究了这些微生物的基因组，发现它的基因组大大减少，缺失了它们亲属的典型基因，但与其他微生物的基因组相得益彰，使它们能够在这种动态环境中生长。
“我们认为，热液羽流不仅可以驱散热液喷口中的微生物，还可以在生态上将开阔海洋与海底栖息地联系起来。我们的系统发育分析表明，U Sulfurimonas pluma可能来自与热液喷口相关的祖先，后者获得了更高的氧气耐受性，然后传播到海洋中。然而，这仍有待进一步调查”，莫拉里说。
查看其他羽状物的基因组数据表明，U Sulfurimonas pluma生长在世界各地的这些环境中。“很明显，他们已经在寒冷、氧饱和和富氢热液羽流中找到了一个生态位，”Molari 说。“这意味着我们必须重新考虑我们对硫磺单胞菌在深海中的生态作用的看法——它们可能比我们之前认为的要重要得多。”
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