细菌如何捕获暮光之城中的碳

加利福尼亚州沃尔特克里克 - 了解覆盖地球表面70%的世界海洋中碳的流动和处理，对于理解全球气候周期至关重要，许多问题仍未得到解决。在海洋表面以下200至1000米处存在“暮光区域”，其中阳光不足以穿透微生物以进行光合作用。尽管如此，众所周知，居住在这些深处的微生物捕获二氧化碳，然后它们用于形成细胞结构并进行必要的代谢反应，使它们能够存活和繁殖。现在正在出现关于微生物代谢途径的细节，这有助于解决某些细菌在黑暗海洋中如何做到这一点的谜团。

到目前为止，黑暗海洋中的碳固定主要归因于古细菌，即通常生活在极端环境条件下的单细胞生物。在这个海洋区域，生活在那里的细菌被认为依赖有机化合物来获取能量和碳。根据DOE JGI合作者Ramunas Stepanauskas，Bigelow实验室单细胞基因组学中心主任和科学论文的高级作者，“以前的海洋学模型表明，古菌不能充分考虑在黑暗海洋中固定的碳量。我们的研究发现了特定类型的细菌，而不是古细菌，以及它们可能的能源，它们可能是黑海碳循环中这一主要的，未说明的主要成分。“

为了克服阻碍研究深海微生物的挑战，研究人员采用创新的单细胞基因组学技术，其中DOE JGI的Tanja Woyke和Alexander Sczyrba，Bigelow实验室的Ramunas Stepanauskas及其团队开拓者。研究报告的共同作者Woyke解释说，“在我们对Bigelow的同事分离出的单细胞基因组进行测序后，有可能验证能够在这个深水域捕获碳的主要细菌谱系。“这项研究代表了使用单细胞基因组测序来破译未培养的天然微生物聚生体的代谢能力的原始实例，为宏基因组学提供了有力的补充。”

Stepanauskas将该项目的成功归功于DOE JGI，Bigelow实验室，蒙特利湾水族馆研究所，维也纳大学和麻省理工学院的共同努力。“这是第一次将单细胞基因组方法应用于深海，这是地球上最大和最不为人知的生物群落之一，”特拉华大学哈灵顿海洋生物科学教授David Kirchman强调说。“这篇论文从根本上改变了我们对微生物如何在海洋中获取能量和繁荣的看法。”

美国能源部联合基因组研究所在美国能源部科学办公室的支持下，致力于推进基因组学研究，以支持与清洁能源生产，环境特征描述和清理相关的DOE任务。总部位于加利福尼亚州Walnut Creek的DOE JGI提供集成的高通量测序和计算分析，使基于系统的科学方法能够应对这些挑战。