科技日報記者 張夢然 實習(xí)生 周思彤

發(fā)表在新一期《科學(xué)》雜志的研究顯示，被稱為“全球翻轉(zhuǎn)環(huán)流”的深海環(huán)流在塑造南太平洋微生物群落的多樣性與功能方面，發(fā)揮著決定性作用。這項由美國克雷格·文特爾研究所、加州大學(xué)圣迭戈分校等機(jī)構(gòu)聯(lián)合完成的研究，為理解海洋生態(tài)系統(tǒng)的組織模式提供了新視角。

長期以來，科學(xué)家已知該環(huán)流會將深海劃分為物理化學(xué)特征不同的區(qū)域，但無法確認(rèn)這些水團(tuán)是否構(gòu)成獨(dú)特的微生物生態(tài)系統(tǒng)。此次，研究團(tuán)隊從復(fù)活節(jié)島出發(fā)至南極洲附近，沿南太平洋采集了300多個全深度水樣，通過宏基因組學(xué)和分子指紋技術(shù)，重建300多種微生物基因組，并識別出數(shù)萬個物種。

研究發(fā)現(xiàn)，海面下約300米處存在“原核生物系統(tǒng)發(fā)育躍層”，微生物多樣性在此處急劇增加，類似于海水密度快速變化的“密度躍層”，成為表層低多樣性水體與深海高多樣性群落之間的過渡帶。

進(jìn)一步分析顯示，這些微生物形成6個微生物群落組和10個微生物群落“功能區(qū)”。其中3個群落組與水深相關(guān)，另外3個則對應(yīng)南極底層水、環(huán)極深層水上層和古太平洋深層水等主要水團(tuán)，各群落組都包含獨(dú)特的物種和功能基因，受水溫、水壓、營養(yǎng)梯度和水團(tuán)年齡影響。

該研究建立了當(dāng)前海洋微生物生態(tài)系統(tǒng)基準(zhǔn)。微生物是海洋碳循環(huán)核心，主導(dǎo)固碳、營養(yǎng)循環(huán)和碳封存。隨著氣候變化影響全球翻轉(zhuǎn)環(huán)流，微生物群落分布和功能可能改變，對全球碳循環(huán)產(chǎn)生未知影響。