科学家发现可能有助于对抗水污染的新型深层土壤微生物

人类的存在给地球留下了显而易见的伤痕，这已不是什么秘密。无论是我们不断扩张的足迹导致濒危物种灭绝，还是由此造成的环境污染。可以说，我们与污染密不可分。污染存在于我们的饮用水、土壤和食物中。因此，污染与一系列健康问题联系在一起也就不足为奇了，从激素紊乱到食物过敏，甚至癌症。但我们该如何收拾我们制造的烂摊子呢？如果大自然早已有解决方案呢？如果某种东西，或许就在我们脚下，能够比我们做得更好呢？

这种新微生物被发现生活在地表以下约 70 英尺深处的土壤中

这正是世界著名微生物学家、密歇根州立大学微生物生态学中心主任詹姆斯·蒂德杰 (James Tiedje) 希望在地球关键带找到的东西。

“关键带从树梢向下延伸至土壤深处，最深处可达700英尺（213米），”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。”

迄今为止，这项研究主要集中在爱荷华州和中国的土壤上，这两个地区的关键带土壤条件相似。然而，最初的工作始于美国黄石国家公园，Tiedje 和他的团队在那里取得了突破性的发现：一种从未被发现的新型微生物，在约 70 英尺（21 米）的深度蓬勃发展。

这个微生物门最近被命名为Sysuimicrobiota（以前称为 CSP1-3），此后已在多种环境中被发现，例如热液喷口、温带草原土壤和冲积含水层。基因分析表明，Sysuimicrobiota 的祖先来自水生环境，最初出现在淡水湖泊和温泉中，经过数百万年才过渡到土壤中。这种转变表明 Sysuimicrobiota 经历了漫长的适应历史，适应了不同的生态位，这使得Sysuimicrobiota具有在深层土壤基质等缺氧缺营养环境中生存的独特优势。Sysuimicrobiota微生物不仅高度活跃且分布广泛，而且它们甚至占据着极其重要的优势，在某些群落中占微生物种群的 50% 以上。

但Sysuimicrobiota最令人印象深刻的壮举是它在清除深层土壤污染物和帮助净化水质方面所发挥的作用。

当雨水流过表层土壤时，表层微生物就像第一道防线，过滤并消耗碳、氮、氢和硫等必需元素。复杂的是，要使这一过滤过程有效，需要健康的微生物种群。随着现代农业及其杀虫剂和除草剂的使用，表层微生物群落常常受到影响。Sysuimicrobiota作为第二道防线，在水到达深层含水层之前筛选出残留的污染物。然而，Sysuimicrobiota在清除污染物方面的有效性尚待确定。

“CSP1-3 的生理机能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，”Tiedje 表示。“例如，我们尚不清楚它们代谢棘手污染物的能力，如果能够了解这一点，就能帮助解决地球上最紧迫的问题之一。”

为了更好地了解Sysuimicrobiota在深层土壤生态学中的作用，Tiedje 和他的团队开始在实验室环境中培养该门——这是一项具有挑战性的任务，因为大多数微生物都抵抗其自然环境之外的生长。

目前，该团队正在试验高温生长条件，例如在温泉中发现的条件，希望培养的样本能够进一步研究Sysuimicrobiota独特的生理特性。反过来，这可能对地下水的生物地球化学修复产生广泛的影响。

虽然已经取得了重大进展，但仍需更多研究来深入了解该门的生物地球化学过程及其在整个生态健康中的作用。如果Sysuimicrobiota能够代谢顽固污染物，它将为全球清洁饮用水提供新的解决方案。这对于我们日益污染的世界来说至关重要。

这项新研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。