潘多拉的盒子？夏威夷熔巖洞穴中發現數千種未知細菌

熔巖洞、熔巖管和地熱噴口中發現了比科學家預期更高的細菌多樣性。今天(2022年7月21日)發表在《Frontiers in Microbiology》雜志上的一項新研究報道了這些發現。

這項研究調查了這些微生物生態系統中的多樣性和相互作用，說明了過去火星和早期地球上可能存在的生命。令人驚訝的是，研究結果顯示，一種被稱為Chloroflexi的細菌通常是“中心”物種，這意味著它們與許多其他物種相連，通常在群落中發揮關鍵的生態作用。人們對氯氟萊西的許多物種知之甚少，進一步的研究將揭示以前未發現的物種，并深入了解這些物種在這些極端環境中發揮的作用。

第一作者Rebecca D Prescott博士說:“這項研究指出了一種可能性，即更古老的細菌譜系，如Chloroflexi門，可能具有重要的生態‘工作’或角色。Chloroflexi是一種極其多樣化的細菌，在許多不同的環境中發現了許多不同的角色，但它們沒有得到很好的研究，所以我們不知道它們在這些群落中做什么。一些科學家稱這樣的群體為‘微生物暗物質’——自然界中不可見或未被研究的微生物。”

看不見的火山生活

他們從不同的地點收集了70個樣本，包括活躍的地熱噴口(火山噴口)，以及“較年輕”和“較老”的熔巖管和洞穴，它們分別在400年以下和500到800年之間，以了解細菌群落如何隨著時間的推移而變化。他們能夠通過測序樣本中存在的核糖體RNA來確定每個樣本中細菌種類的多樣性和豐度。共存的細菌網絡也為這些微生物之間可能的相互作用提供了線索。

最惡劣的條件——地熱場所——比更成熟、更適合居住的熔巖管的多樣性要低。雖然多樣性確實較低，但研究團隊驚訝地發現，這些群落內部的互動比多樣性較高的地區更復雜。

“這就引出了一個問題，極端環境是否有助于創造更多互動的微生物群落，微生物更依賴于彼此?”Prescott說。“如果是這樣，極端環境是如何促成這種情況的呢?”

由于Chloroflexi和另一類酸桿菌幾乎存在于所有的位置，它們可能在這些群落中發揮重要作用。然而，這些并不是最豐富的細菌，來自不同地點的個體群落在微生物相互作用的多樣性和復雜性方面表現出很大的差異。與直覺相反，最豐富的類群，氧化細菌和放線菌，通常不是“中心”物種，這表明它們的作用可能對群落的整體結構不那么重要。

問題比答案多

由于目前的研究是基于一個基因的部分測序，它不能準確地確定微生物的種類或它們在社區中的“工作”。因此，需要進一步的研究來幫助揭示存在的單個物種，以及更好地理解這些細菌在環境中的作用。                

夏威夷洞穴系統的鐘乳石形成，由銅礦物和白色微生物菌落組成。盡管銅對許多生物都是有毒的，但這種地層是微生物群落的宿主。

Prescott說:“總的來說，這項研究有助于說明在共培養中研究微生物是多么重要，而不是單獨培養它們(作為分離物)。在自然界中，微生物不會孤立生長。相反，它們在來自其他微生物的化學信號的海洋中生長、生活，并與許多其他微生物互動。這就會改變他們的基因表達，影響他們在社區的工作。”

除了了解火星上過去甚至未來的生命，來自火山環境的細菌也有助于了解微生物如何將火山巖(玄武巖)轉化為土壤，以及生物修復、生物技術和可持續資源管理。