微生物以南极洲冰下湖中的碎石为食

开创性研究表明，在南极冰层深处发现的古代沉积物的侵蚀可能是丰富微生物生命的重要且以前未知的营养和能量来源。

这项由布里斯托尔大学领导并于今天发表在《地球与环境通讯》杂志上的研究揭示了支持各种微生物的许多化合物，这些微生物构成了巨大的冰下生态系统的一部分。

主要作者、布里斯托尔大学博士后研究助理 Beatriz Gill Olivas 博士说：“虽然这项研究的重点是从单个冰下湖中获得的样本，但结果可能具有更广泛的意义。冰下湖惠兰斯是其中的一部分。一个相互关的大型水文系统，因此上游发生的侵蚀可能代表该系统内该湖泊和其他湖泊的生物学重要化合物的潜在来源，这些湖泊可能拥有繁荣的微生物群落。”

国际研究小组通过粉碎从南极洲冰下湖惠兰斯湖中提取的沉积物复制了冰盖中的侵蚀过程，该湖跨越约 60 km 2，冰面以下约 800 m，然后润湿这些沉积物并将它们保持在 0 摄氏度无氧, 以近似冰下条件。

研究结果表明，这些相同的沉积物在一次 10 厘米深的破碎事件后，经过 41 天的潜伏期，有可能提供甲烷氧化菌(微小微生物)所需甲烷量的四分之一(24%)它们依赖于甲烷作为碳和能源的来源，存在于这些环境中。在压碎和孵化过程中也产生了大量的氢气和二氧化碳。这些气体可能被称为产甲烷菌的产甲烷微生物利用，以产生足够的甲烷，这将有助于解释其在威兰斯湖中的广泛变化水平。

另一个先前未确认的发现是在与压碎的沉积物孵育后检测到水中可测量的铵浓度。这对惠兰斯湖尤其重要，那里有丰富的微生物类群，它们有可能从铵氧化中获取能量，这一过程被称为硝化作用。该研究表明，在同一潜伏期之后的单个高能量压榨事件有可能在湖中产生超过年需求量 (120%) 的铵。

“我们之前的理解表明，冰下生态系统的结构和功能取决于液态水中氧化还原物质和氧化还原梯度的存在。这项研究表明，侵蚀过程可能会在新磨损的矿物表面分解水并产生氢(还原性最终成员)物种)和过氧化氢(一种高度氧化的化合物)，产生氧化还原梯度，并为微生物生态系统提供了以前无法识别的能量来源，”吉尔·奥利瓦斯博士解释说。

“之前只有两项研究着眼于侵蚀对冰下能量和营养源的潜在影响，其中涉及粉碎大部分未风化的岩石样本。这是第一项使用高度风化的古代海洋沉积物的研究，但测量的气体浓度在很大程度上与之前的结果。”

Gill Olivas 博士补充说：“虽然这些实验并没有反映冰川侵蚀的真实程度，但它们确实暗示了沉积物被压碎为冰下生态系统提供重要营养来源的潜力。现在需要进一步的研究来确定直接由侵蚀过程引起的完整反应范围，以及它们如何随下伏沉积物的差异而变化。”

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