在一項近日發表于《通訊-地球》的研究中，科學家探究了微生物如何在地球最惡劣的水下環境中存活。他們分析了脂質生物標志物——這類特殊脂肪分子能反映生物活性，以此揭示這些生物體的生存策略。該地點的pH值高達12，是有記錄以來堿性最強的環境之一，形成了生命極難耐受的條件。
巖芯取自一座新發現泥火山的藍色蛇紋巖泥。圖片來源：SO292/2 Expedition Science Party
由于那里的活細胞數量很少，往往無法進行DNA檢測，研究人員轉而使用痕量分析技術，其靈敏度足以識別極其微弱的生化信號。
“我們成功檢測到了脂質。”論文第一兼通訊作者、德國不來梅大學地球科學系的Palash Kumawat說，“借助這種生物標志物，我們能夠深入了解在這種極端環境中，代謝甲烷和硫酸鹽的微生物所采用的生存策略。”
深海的微生物在全球碳循環中扮演著重要角色，它們在海底深處處理碳元素及其他各類元素。Kumawat團隊發現的這些微生物群落能量來源并非陽光，而是巖石中的礦物質及二氧化碳、氫氣等氣體，過程中會產生甲烷。這些生化反應獨立于上層海洋進行，表明這些微生物生活在一個自給自足的生態系統中。
脂質分子也能幫助判斷微生物是處于存活狀態還是古代群落的殘留物。完整的生物分子意味著細胞是活躍的或近期仍存活，而降解的生物分子則表明來自遠古的“地質分子”化石。
Kumawat解釋說，將同位素數據與脂質生物標志物相結合，能找到現代和古代微生物種群棲息于這種惡劣環境的證據。“這種區分對我們在生物量極低、營養匱乏的區域開展研究很有幫助。”
論文作者之一、不來梅大學海洋環境科學中心的Florence Schubotz強調這一發現意義非凡。“這些研究結果的迷人之處在于，在如此極端的條件下，比如高pH值、低有機碳濃度，生命竟然可以存在。”她說，“此前，人們推測該系統中存在產甲烷微生物，但一直未能直接證實。此外，深入了解這樣的微生物棲息地令人振奮，因為我們懷疑原始生命可能正是起源于這類地點。”
該團隊的樣本來自2022年“太陽號”科考船SO292/2航次期間采集的沉積物巖芯。在此次科考中，科學家在馬里亞納弧前區域發現了此前未知的泥火山，并成功直接從中采集到樣本。
基于現有發現，研究團隊計劃在受控的培養箱中培育這些微生物，以進一步了解它們如何獲取營養，以及如何在如此不適宜生存的環境中持續存活。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02667-6
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