微生物的“暗物质”:夏威夷群岛有数百年历史的熔岩洞穴中含有数千种未知的细菌种类
科普作家K.E.D.科恩著
一项新的研究显示，夏威夷的火山栖息地有丰富的细菌多样性，包括许多尚未发现的物种。这些熔岩洞和地热喷口与火星上曾经存在的东西很相似，在那里共存的细菌群落为生命如何在极端环境中生存提供了线索。这项研究还表明，关于地球上未知的细菌，还有很多东西需要了解。
在夏威夷大岛上的熔岩洞、熔岩管和地热喷口的细菌多样性比科学家预期的要高前沿微生物学．这些栖息地代表了过去火星和早期地球上生命可能存在的方式，这项研究探索了这些微生物生态系统中的多样性和相互作用。令人惊讶的是，研究结果显示，一组名为氯流菌的细菌通常是“枢纽”物种，这意味着它们与许多其他物种相连，通常在群落中扮演着关键的生态角色。人们对许多绿伞属的物种知之甚少，进一步的研究将揭示以前未被发现的物种，以及这些物种在这些极端环境中扮演的角色。
第一作者说:“这项研究指出，更古老的细菌谱系，如氯菌门，可能有重要的生态‘工作’或角色。丽贝卡·D·普雷斯科特博士美国国家航空航天局约翰逊航天中心和位于美国马尼奥阿的夏威夷大学。“氯流菌是一种极其多样化的细菌群，在许多不同的环境中扮演着许多不同的角色，但它们没有得到很好的研究，所以我们不知道它们在这些群落中做什么。一些科学家称这类群体为‘微生物暗物质’——自然界中未见或未研究的微生物。”
看不见的火山生活
为了了解细菌群落是如何随着时间的推移而发展的，普雷斯科特和她的合作者从不同的地点收集了70个样本，包括活跃的地热喷口(喷气口)，以及“年轻的”和“古老的”熔岩管和洞穴，它们分别有400年以下和500至800年之间的历史。通过测序样本中的核糖体RNA，他们可以测量每个样本中细菌种类的多样性和丰度。共生细菌形成的网络也为这些微生物如何相互作用提供了线索。
研究小组曾预计，最恶劣的条件——地热地点——可能比更成熟、更适宜居住的熔岩管的多样性更低。虽然多样性确实较低，但研究团队惊讶地发现，这些社区内的互动比多样性较高的地区更复杂。
“这就引出了一个问题，极端环境是否有助于创造更多相互作用的微生物群落，使微生物更依赖彼此?””普雷斯科特说。“如果是这样的话，是什么极端环境导致了这种情况?”
由于绿弧菌和另一类叫做酸杆菌的细菌几乎存在于所有的位置，它们可能在这些群落中扮演着重要的角色。但这些并不是最丰富的细菌，来自不同地点的个体群落在微生物相互作用的多样性和复杂性方面表现出很大的差异。与直觉相反的是，最丰富的类群，氧光合菌和放线菌，通常不是“枢纽”物种，这表明它们的作用可能对群落的整体结构不那么重要。
问题多于答案
目前的研究基于一个基因的部分测序，不能准确地确定微生物的种类或它们在群落中的“工作”。因此，需要进一步的研究来帮助揭示存在的单个物种，以及更好地了解这些细菌在环境中的作用。
普雷斯科特说:“总的来说，这项研究有助于说明在共同培养中研究微生物，而不是单独培养它们(作为分离物)的重要性。”“在自然界中，微生物不是孤立生长的。相反，它们在来自其他微生物的化学信号的海洋中生长、生活并与许多其他微生物相互作用。这就会改变他们的基因表达，影响他们在社区中的工作。”
除了对火星上过去甚至未来生命的洞察，来自火山环境的细菌还可以帮助理解微生物如何将火山岩(玄武岩)转化为土壤，以及生物修复、生物技术和可持续资源管理。
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