水下火山烟雾中的生命

在海洋深处的构造板块边界，热流体从热液喷口升起。这些液体不含氧气，含有大量的金属，如铁、锰或铜。有些还可能运输硫化物、甲烷和氢气。当热水与周围寒冷和含氧的海水混合时，热液羽流形成含有金属硫化物的烟雾状颗粒。

这些羽流从海底上升数百米，并分散到距离源头数千公里的地方。热液羽流似乎是一个不稳定的地方，让自己在家里。然而，这并不能阻止某些细菌在那里繁殖，现在发表在《自然微生物学》上的一项研究发现。

“我们详细研究了Sulimonas属的细菌，”来自德国不来梅马克斯普朗克海洋微生物研究所的第一作者Massimiliano Molari说。到目前为止，这些细菌只在低氧环境中生长，但偶尔也会在热液羽流中检测到基因序列。顾名思义，它们使用硫化物的能量。“据推测，它们是从海底喷口相关环境中冲到那里的。但我们想知道这些羽流是否真的适合硫利蒙纳斯组的一些成员。

苛刻的采样条件

因此，Molari与阿尔弗雷德·韦格纳研究所，不来梅港亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)和不来梅大学MARUM海洋环境科学中心的同事一起，对北极中部和南大西洋的热液羽流进行了具有挑战性的采样之旅。

“我们在超慢扩张的山脊的极其偏远的地区对羽流进行了采样，这些地区以前从未研究过。收集热液羽流样本非常复杂，因为它们不容易找到。当羽流位于北极海冰以下超过2，500米的深度或南大洋的暴风雨区内时，采样变得更加困难，“马克斯普朗克海洋微生物研究所组长兼AWI主任Antje Boetius解释说，他是北极任务的首席科学家。在研究船Polarstern上，科学家们设法收集了样本，并在这些水中研究了细菌的组成和代谢。装备精良，分布广泛

Molari和他的同事发现了一种新的硫磺单胞菌物种，称为USulimonas pluma(上标“U”代表“未开垦”)栖息在寒冷，氧气饱和的热液羽流中。令人惊讶的是，这种微生物使用羽流中的氢作为能源，而不是硫化物。科学家们还调查了微生物的基因组，发现它被强烈减少，缺少其亲属的典型基因，但与其他基因装备良好，使它们能够在这种动态环境中生长。

“我们认为热液羽流不仅会从热液喷口分散微生物，而且还可能在生态上将开阔的海洋与海底栖息地联系起来。我们的系统发育分析表明，USulimonas pluma可能来自与热液喷口相关的祖先，该祖先获得了更高的耐氧性，然后扩散到海洋中。然而，这还有待进一步调查，“莫拉里说。

对其他羽流的基因组数据的观察显示，USulimonas pluma在世界各地的这些环境中生长。“显然，他们已经在寒冷，氧气饱和和富含氢的热液羽流中找到了一个生态位，”莫拉里说。“这意味着我们必须重新思考我们对硫磺单胞菌在深海中的生态作用的看法 - 它们可能比我们以前认为的更重要。