科學家在夏威夷大島上的熔岩洞、熔岩管和地熱噴口中發現了比他們預期更高的細菌多樣性。日前發表在《Frontiers in Microbiology》上的一項新研究報告了這些發現。
這項研究調查了這些微生物生態系統內的種類和相互作用，其說明了過去火星和早期地球上可能存在生命的情況。令人驚訝的是，研究結果顯示，一類被稱為Chloroflexi的細菌通常是“樞紐”物種，這意味着它們跟許多其他物種有聯繫並且通常在社區中發揮關鍵的生態作用。許多Chloroflexi物種鮮為人知，而進一步的研究將揭示以前未被發現的物種以及對這些物種在這些極端環境中發揮的作用的深入了解。
研究論文第一作者、NASA約翰遜太空中心和夏威夷大學馬諾阿分校的Rebecca D Prescott博士表示：“這項研究指出了一種可能性，即更古老的細菌品系如Chloroflexi門可能具有重要的生態‘工作’或角色。Chloroflexi是一個極其多樣化的細菌群體，在很多不同的環境中都有很多不同的角色，但它們沒有得到很好的研究，因此我們不知道它們在這些社區中做什麼。一些科學家稱這樣的群體為‘微生物暗物質’–自然界中不為人知或未被研究的微生物。”
看不見的火山生命
Prescott和她的同事從不同的地方收集了70個樣本，包括活躍的地熱噴口以及較年輕和年長的熔岩管和洞穴–它們的年齡分別在400年以下和500至800年之間，以此來了解細菌群落可能隨時間的變化。研究人員們通過對樣品中存在的核糖體RNA進行測序來確定每個樣品中細菌類別的多樣性和丰度。共同出現的細菌網絡還提供了關於這些微生物之間可能的相互作用的提示。
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最嚴酷的條件–地熱場所–預計會比更成熟和適合居住的熔岩管具有更低的多樣性。雖然多樣性確實被發現較低，但研究小組驚訝地發現，這些群落內的相互作用比具有較高多樣性的地點更加複雜。
Prescott說道：“這引出了一個問題，極端環境是否有助於創造更多的互動微生物群落從而使微生物更加相互依賴？如果是這樣，極端環境是什麼幫助創造了這一物種？”
由於Chloroflexi和另一類叫做Acidobacteria的微生物幾乎在所有的地方都存在，它們可能在這些社區中發揮着重要的作用。然而這些並不是最豐富的細菌，來自不同地點的各個群落在微生物互動的多樣性和複雜性方面顯示出很大的差異。與此相反的是，最豐富的群體–Oxyphotobacteria和Actinobacteria往往不是“樞紐”物種，這表明它們的作用對群落的整體結構可能不太重要。
問題多於答案
由於目前的研究是基於一個基因的部分測序，所以無法準確地確定微生物的種類或它們在社區的“工作”。因此，需要進一步的研究來幫助揭示存在的個別物種及更好地了解這些細菌在環境中的作用。
Prescott說道：“總的來說，這項研究有助於說明在共同培養中研究微生物，而不是單獨培養它們（作為隔離物）是多麼重要。在自然界中，微生物不會孤立地生長。相反，它們在來自其他微生物的化學信號的海洋中生長、生活並與許多其他微生物互動。然後這可以改變它們的基因表達並影響它們在社區中的工作。”
除了對火星上過去甚至未來的生命的見解之外，來自火山環境的細菌還可以在了解微生物如何將火山岩（玄武岩）變成土壤及生物修復、生物技術和可持續資源管理方面發揮作用。