深海軟壁菌首次獲得純培養(yǎng) 突破深海難培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)瓶頸

深海蘊(yùn)含著海量的微生物資源，卻是地球上人們了解最少的生境之一。迄今為止，99.9%以上的深海微生物無(wú)法獲得純培養(yǎng)，科學(xué)家將之稱為難培養(yǎng)微生物，它們也是地球上尚未實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)的巨大生物資源庫(kù)。軟壁菌門是一類獨(dú)特的難培養(yǎng)微生物類群，此類菌無(wú)細(xì)胞壁卻由厚壁菌門進(jìn)化而來(lái)。

3月25日，記者從中國(guó)科學(xué)院海洋研究所獲悉，該所孫超岷課題組在《國(guó)際微生物生態(tài)學(xué)學(xué)會(huì)雜志》發(fā)表論文稱，他們首次純培養(yǎng)出軟壁菌門細(xì)菌，并獲得了其特殊生命過(guò)程的獨(dú)特認(rèn)知，為突破深海難培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)瓶頸及深入了解深海稀有微生物類群的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制提供了重要理論依據(jù)和研究范例。

科學(xué)家們通過(guò)宏基因組測(cè)序技術(shù)，預(yù)測(cè)軟壁菌具有突出的核酸降解能力，對(duì)磷、氮等元素的循環(huán)有重要驅(qū)動(dòng)作用，而且還能自如應(yīng)對(duì)深海高壓和陸地常壓環(huán)境，在進(jìn)化、耐壓和元素循環(huán)等方面有獨(dú)特的研究?jī)r(jià)值。但由于軟壁菌生長(zhǎng)慢、豐度低，迄今國(guó)際上還沒有獲得任何深海生境的純培養(yǎng)菌株，無(wú)法對(duì)其展開深入研究。

通過(guò)在培養(yǎng)基中添加大腸桿菌DNA，孫超岷課題組富集并純培養(yǎng)了一株軟壁菌。因其在進(jìn)化和代謝特征上兼具軟壁菌門和厚壁菌門的特征，研究人員將該菌命名為?父魚菌(?父魚是《山海經(jīng)》中一種非魚非豬的怪物)。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該菌進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，揭示了其代謝有機(jī)物和硫代硫酸鈉進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制;他們借助“科學(xué)”號(hào)科考船的先進(jìn)裝置進(jìn)行了深海原位實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該菌在自然生境中也具有降解DNA參與能量合成的獨(dú)特生命過(guò)程。多項(xiàng)前期研究表明深海富含各種類型的核酸分子，是一些微生物(如軟壁菌門)的重要能量來(lái)源。而這些類群降解核酸的突出能力促進(jìn)了深海生境磷、碳、氮等生命元素的生物地球化學(xué)循環(huán)進(jìn)程，對(duì)深海的物質(zhì)循環(huán)和能量代謝具有重要的驅(qū)動(dòng)作用。《國(guó)際微生物生態(tài)學(xué)學(xué)會(huì)雜志》主編認(rèn)為，這一研究結(jié)果“對(duì)其他科學(xué)家分離和研究深海沉積物中的稀有物種將帶來(lái)重要啟示”。(王健高 王敏)