里奥格兰德高地上的微生物是生命的基础和金属的可能来源

距巴西海岸约1,500公里的大西洋深处海山，里奥格兰德山(Rio Grande Rise)丰富的生物和矿物多样性，可能在很大程度上归因于鲜为人知的微观生物。

圣保罗大学海洋研究所(IO-USP)的研究人员与英国国家海洋学中心的同事合作，调查了居住在海山铁锰结壳上的微生物，并得出结论认为，细菌和古细菌可能是维持当地丰富生物的原因，除了参与生物矿化过程之外，该过程还形成了地壳中存在的金属。

发表在《微生物生态学》杂志上的一篇文章描述了这项研究，该研究由FAPESP和英国自然环境研究委员会(NERC)资助。

2014年，国际海底管理局(ISA)向巴西授予了里奥格兰德里斯(Rio Grande Rise)15年的矿产开采权。ISA由167个成员国和欧洲盟组成，受《合国海洋法公约》的委托，组织，规范和控制国际海底地区所有与矿物有关的活动，约占总数的50%世界海洋区域。

IO-USP教授，这项研究的主要研究员Vivian Pellizari说：“对该地区的生物多样性或采矿对其生态系统的影响知之甚少。”

该研究是FAPESP支持的主题项目的一部分。这篇文章是博士论文的成果之一。Natascha Menezes Bergo的研究，目前是IO-USP的博士后研究实习生。

“尽管众所周知，微生物生物矿化的过程尚未得到证实，但锰的氧化和沉淀尚未得到证实，我们也不知道锰在矿区是如何发生的。但是，2020年7月，研究人员发表了一篇文章，自然界首次证明细菌通过锰通过化学合成过程将锰转化为二氧化碳，将其转化为生物质。”贝戈说。他在2018年参加了英国研究船RRS Discovery的样品采集工作。

“这些细菌中的一种属于硝化螺旋藻，存在于我们从里奥格兰德河谷采集的地壳样品中提取的DNA序列中。这有力的证据表明，那里的金属不仅是由地质过程形成的，而且还包括通过微生物在其中发挥重要作用的生物过程来实现。”

除铁和锰外，地壳还富含钴，镍，钼，铌，铂，钛和碲等元素。例如，钴对于可充电电池的生产必不可少，碲是生产高效太阳能电池的关键投入。在2018年末，巴西向ISA申请了其架的扩展，以包括里奥格兰德里斯(Rio Grande Rise)。

在世界其他地区，针对相同目标进行了较长时间研究的相似区域，包括北太平洋的克拉丽奥—克利珀顿区和塔约·戴戈海山，以及北大西洋的热带海山。

编队

Rio Grande Rise的面积约为150,000 km 2，是里约热内卢的三倍，深度在800 m至3,000 m之间。今天的非洲和南美是在1.46亿年前(mya)至100 mya与超冈瓦纳分开的时候形成的，Rise是一个下沉了约40 mya的岛屿，这可能是由于火山，熔岩和火山的沉重所致。板块运动。

在他们2018年的一次探险中，研究人员从一部分Rise样品中采集了锰铁结壳和生活在它们上面的珊瑚骨骼的样品，以及结壳表面的钙钙石岩石和生物膜。这些生物膜是结构化的微生物群落，它们包裹在它们分泌的物质中，以保护自己免受诸如营养缺乏或潜在毒素之类的威胁。

伯格说：“发现生物被膜是一个有趣的惊喜，因为它表明了生物矿化过程的开始。” “我们在生物膜，珊瑚，钙钙石和地壳样品中发现了相同的微生物。唯一的区别是表面的年龄。珊瑚比地壳更新，生物膜更年轻。”

从样品中回收了总共666,782个DNA序列。科学家发现的细菌和古细菌属于已知参与氮循环的族群，其中氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，因此可作为其他微生物的能源。除了硝化螺菌外，他们还发现了其他原核生物，如古细菌类亚硝化细菌。样品的测序还揭示了参与甲烷循环的基团，例如甲基omi和三角洲细菌。

研究结果加深了科学家对在南大西洋海底铁锰结壳上发现的微生物多样性和潜在生态过程的了解。它们还将为将来在里奥格兰德州立地区可能进行的采矿活动的监管做出贡献。

伯格说：“随着地壳的去除，局部循环可能会发生变化，这反过来又将改变有机物和营养物的可用供应量，从而改变局部微生物组以及与之相关的所有生命。” “此外，地壳平均每100万年增长1毫米，因此没有时间进行殖民化。最近发表了许多有关如何评估和减轻深海采矿影响的研究，这绝非偶然。 ”

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