科学家在地球神秘临界区发现奇异的新生命形式

科学家在地球关键带（深层土壤层）发现了一个新的微生物门CSP1-3，这些微生物有助于净化地下水，可能是未来创新水净化和环境解决方案的关键。当水流经该区域时，这些微生物会分解残留的污染物，从而改善水质。关键带还在土壤形成、养分循环和水调节等粮食生产和生态系统健康的关键过程中发挥着至关重要的作用。由于微生物对地球生命至关重要，了解这一新发现的微生物群落可以促进保护工作，并有助于应对气候变化。

这幅图展示了地球的关键带，它从树梢向下延伸至土壤深处，最深处达700英尺（约210米），并描绘了生活于此的微生物。该区域支持地球上大多数生命，因为它调节着土壤形成、水循环和养分循环等基本过程，这些过程对粮食生产、水质和生态系统健康至关重要。图片来源：密歇根州立大学

列奥纳多·达·芬奇曾经说过：“我们对天体运动的了解比对脚下土壤的了解还要多。”

密歇根州立大学世界知名的微生物学专家詹姆斯·蒂耶（James Tiedje）赞同达·芬奇的观点。但他希望通过对关键带（地球动态“活表皮”的一部分）的研究来改变这一现状。

“关键带从树梢向下延伸至土壤深处，最深处可达700英尺，”蒂杰说道。“这一区域支持着地球上大多数生命，因为它调节着土壤形成、水循环和养分循环等基本过程，这些过程对粮食生产、水质和生态系统健康至关重要。尽管深层关键带至关重要，但它仍然是一个新领域，因为它是地球上一个相对未被探索的大部分区域。”

Tiedje是密歇根州立大学微生物学、遗传学和免疫学系以及植物、土壤和微生物科学系的荣誉退休杰出教授，他在这个巨大的、尚未探索的微生物世界中发现了一个完全不同的门，或者说是主要类别，名为CSP1-3。这一新门在爱荷华州和中国70英尺深的土壤样本中均有发现。为什么选择爱荷华州和中国？Tiedje表示，由于这两个地区的土壤都非常深且相似，我们想知道它们的出现是否更为普遍，而不是仅仅局限于一个地区。

Tiedje 的团队从这些深层土壤中提取了DNA，发现 CSP1-3 的祖先在数百万年前就生活在水中——温泉和淡水中。在其进化史上，它们至少经历了一次重大的栖息地转变，最终定居于土壤环境中——首先是表层土壤，后来是深层土壤。

这张图表展示了水生生物的进化史，以及CSP1-3门在各个栖息地的适应性特征。图片来源：密歇根州立大学

蒂杰还发现这些微生物是活跃的。“大多数人会认为这些生物就像孢子一样，或者处于休眠状态，”他说。“但我们通过检测它们的DNA得出的一个关键结论是，这些微生物是活跃的，并且正在缓慢生长。”

Tiedje 还惊讶地发现，这些微生物并不是群落中的稀有成员，而是占主导地位；在某些情况下，它们占群落的 50% 或更多，而表层土壤中从未出现过这种情况。

“我相信发生这种情况是因为深层土壤是一个非常不同的环境，并且这群生物经过很长一段时间的进化才适应这种贫瘠的土壤环境，”Tiedje 补充道。

土壤是地球上最大的水过滤器。水流经土壤时，会通过物理、化学和生物过程进行净化。表层土壤，也就是大多数植物根系生长的地方，通常体积很小，雨水可以快速通过。但深层土壤的体积要大得多。CSP1-3 正是为此而生。它们以从表层土壤中冲刷下来的碳和氮为生，完成净化过程。

“CSP1-3就像清道夫，负责清理穿过土壤表层的东西，”蒂杰说。“它们有自己的工作要做。”

蒂杰说，下一步是在实验室中培养一些微生物，如果它们能够生长，我们就能进一步了解它们独特的生理机能，正是这些生理机能让它们在深层土壤环境中如此成功。这并非易事。大多数微生物都无法培养，因为复制它们生存和生长的条件非常困难。

例如，由于 CSP1-3 的祖先生活在温泉中，Tiedje 的实验室正尝试在高温下培养它们，作为根据其基因组信息测试新生长条件的一个例子。

但如果有人能做到这一点，那一定是 Tiedje，因为他还发现了可以脱氯氯化物的微生物。

“CSP1-3 的生理学机制由其生物化学特性驱动，因此可能存在一些具有其他用途的有趣基因，”他说。“例如，我们尚不清楚它们代谢棘手污染物的能力，如果我们能够了解这一点，就能帮助解决地球上最紧迫的问题之一。”

编译自/ScitechDaily