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在海底深处微生物活跃起来随时准备吃掉它们所走的任何东西

海底构成了地球上最大,研究最多的生态系统之一。众所周知,生命可以在构成海底的流体,岩石和沉积物中深处生存,但科学家对维持生命所需的条件和能量知之甚少。

由亚利桑那州立大学(ASU)和伍兹霍尔海洋学研究所(WHOI)领导的跨学科研究团队试图了解有关该生态系统和海底微生物的更多信息。他们的发现结果最近发表在《科学进展》上,由亚利桑那州立大学地球与太空探索学院助理教授和地球生物学家伊丽莎白·特兰巴斯-赖希特(Elizabeth Trembath-Reichert)作为主要作者。

为了研究这种类型的偏远生态系统及其栖息的微生物,研究小组选择了一个位于大西洋中脊西侧(北大西洋板块边界的板块边界)的北部池塘。

深度超过14500英尺(4,500米)的北塘(North Pond)几十年来一直是深海科学家的重要基地。最近,国际海洋发现计划于2010年在沉积物和地壳上钻了数百英尺,以创建用于研究海床下面的生命和化学的接入点。

在国家科学基金会,戈登和贝蒂·摩尔基金会以及暗能量生物圈调查中心的支持下,研究小组使用研究船亚特兰蒂斯号上的深海遥控载具Jason II,从井底海底观测站采样了地壳流体样品。 。

然后,将这些原始的,原始的冷玄武岩海底样品送回实验室,并使用纳米级二次离子质谱仪(NanoSIMS)进行分析,该质谱仪用于测量其元素和同位素组成。

Trembath-Reichert解释说:“我们的实验使用专门的示踪剂,只有当微生物在我们提供的自助餐中吃了东西时才能观察到。” “如果我们在微生物中发现了这些示踪剂,那么我们就知道它们在实验过程中一定很活跃并且正在进食,我们对它们可以用来维持生存的食物来源有所了解。”

通过这些分析,研究小组发现,尽管生物量低,碳含量低的环境下,海底微生物群落仍然活跃并且可以吃东西。

Trembath-Reichert说:“我们研究的微生物具有极强的适应能力,能够在像我们这样的地面居民看来非常恶劣的环境中谋生。”

最令人惊讶的发现之一是微生物如何利用二氧化碳。Trembath-Reichert和她的团队期望微生物像植物一样使用广泛使用的二氧化碳,方法是将其“固定”在其他形式的有机碳中,然后再用于生长。但是研究结果表明,在这种低营养的隔离环境中,微生物变得更加狡猾。

Trembath-Reichert为CTD水采样器运行绞车,该设备用于将流体从海底带到船上。信用:本·塔利(Ben Tully)

Trembath-Reichert说:“我们的理论是,这些微生物资源丰富,可以直接将二氧化碳用作建筑材料,而不必先将其转化为食物。” “这可能会对深海碳循环产生重大影响。”

WHOI的资深作者朱莉·胡伯(Julie Huber)补充说:“这项工作突显了我们对大洋地壳内微生物的生活方式知之甚少,以及进行具有敏感检测极限的实验(例如NanoSIMS)的重要性。

Trembath-Reichert和她的团队的下一步是设计实验,以更好地了解微生物可利用二氧化碳的各种方式。作为一种更容易获得的微生物食物来源,他们将研究利用二氧化碳在海底以下地球上最大的含水层中生存和生长的方式。

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