與電影中呈現(xiàn)的光怪陸離的海洋世界不同，水深200米以下的深海終年黑暗，陽光完全不能透過。不過，即使沒有光合作用，深海仍是地球上大部分碳循環(huán)活動的發(fā)生地。至于微生物如何推動二氧化碳、蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類等碳化合物的轉(zhuǎn)化，目前還不大清楚。

在上周五發(fā)表于《Science》雜志的一項研究中，美國比格羅海洋學實驗室的研究人員利用單細胞基因組學和基于群落的多組學技術，發(fā)現(xiàn)了一些關鍵的細菌，它們負責了深海地區(qū)二氧化碳的轉(zhuǎn)化和固定。

研究人員從全球40個地點采集海水樣本，分析中層帶（水下200-1000米）的微生物群落組成。利用單細胞測序和群落宏基因組測序，他們研究了近3,500種細菌和古細菌的基因組。結(jié)果表明，負責碳捕獲的微生物主要屬于一個稱為Nitrospinae的門。

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宏蛋白質(zhì)組學和宏轉(zhuǎn)錄組學分析表明，Nitrospinae的成員表達亞硝酸鹽氧化還原酶，讓生物體能夠從亞硝酸鹽化合物中獲得能量。碳水化合物運輸基因的缺乏則表明它們屬于化能自養(yǎng)型，其中碳主要來源于無機物，即二氧化碳。之后，研究人員通過放射自顯影實驗證實了這些基因組方面的推斷。

研究人員認為，Nitrospinae門的細菌負責了北大西洋中大約15-45%的無機碳固定。這些結(jié)果讓他們感到驚訝，因為在深海的微生物群落中，亞硝酸鹽氧化細菌所占比例不足5%。盡管豐度比較低，但這些細菌每年在中層帶捕獲的二氧化碳超過11億噸。如此看來，亞硝酸鹽氧化過程對碳循環(huán)的影響比人們預想的更大。

這項研究的第一作者Maria Pachiadaki表示：“我們以前就知道這些細菌存在，并參與了全球的碳循環(huán)，但它們的作用比科學家想象的要大得多。如果沒有基因組數(shù)據(jù)，我們可能永遠不會考慮這些細菌對碳循環(huán)的影響。”（生物通 薄荷）

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原文檢索：

Major role of nitrite-oxidizing bacteria in dark ocean carbon fixation

Science  24 Nov 2017:

Vol. 358, Issue 6366, pp. 1046-1051

DOI: 10.1126/science.aan8260

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