新南威爾士大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，他們先前在南極洲的空氣中生活的細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)很可能在全球范圍內(nèi)發(fā)生，從而進(jìn)一步支持了外來(lái)行星上微生物生命的潛在存在。

在他們對(duì)2017年一項(xiàng)引人注目的研究的首次跟蹤研究中，該研究表明南極微生物具有獨(dú)特的基本生存能力，來(lái)自悉尼新南威爾士大學(xué)的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，這一過(guò)程發(fā)生在世界三極的土壤中。

具體來(lái)說(shuō)，研究人員發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)大氣化學(xué)合成現(xiàn)象的目標(biāo)基因豐富且廣泛分布在興都庫(kù)什-喜馬拉雅山的南極，北極和青藏高原的極地土壤中。

這項(xiàng)新的研究發(fā)表在本月的前沿雜志上，它是新南威爾士大學(xué)，澳大利亞南極分部和中國(guó)青藏高原研究所的合作。

該研究的資深作者，新南威爾士大學(xué)科學(xué)系貝琳達(dá)·法拉利(Belinda Ferrari)副教授說(shuō)，空氣中的生存是一種極簡(jiǎn)主義的生存方式，他們的發(fā)現(xiàn)為微生物在其他行星上的生存提供了進(jìn)一步的潛力。

“這就是NASA的“火星2020恒心漫游者”計(jì)劃的目的-在火星巖石和土壤的核心樣本中尋找古代微生物生命的跡象，”法拉利教授說(shuō)。

“未來(lái)的任務(wù)將把樣本帶回地球，美國(guó)宇航局的科學(xué)家將以與我們類似的方式分析土壤，以嘗試觀察是否有生命指標(biāo)。”

法拉利教授說(shuō)，研究人員的發(fā)現(xiàn)意味著，使用微量氣體作為能源和碳源生長(zhǎng)的微生物(與利用光的光合作用不同)并不是一個(gè)孤立于南極洲的過(guò)程。

她說(shuō)：“整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)可能都依賴于這種新穎的微生物碳固定過(guò)程，其中微生物利用從大氣中呼吸的氫氣中吸收的能量，將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳，以便生長(zhǎng)。”

“我們認(rèn)為，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，例如在沒(méi)有光照的極地冬季，這一過(guò)程與光合作用同時(shí)發(fā)生。我們?cè)谌齻€(gè)極點(diǎn)的土壤中檢測(cè)到了靶基因，這一事實(shí)表明這種新過(guò)程很可能發(fā)生在世界各地的寒冷沙漠中，但直到現(xiàn)在仍被人們忽略。”

分析了南極，北冰洋和青藏高原土壤

研究人員分析了南極洲(風(fēng)車群島和韋斯特福爾希爾斯)，北極和青藏高原的14個(gè)陸地冷沙漠地區(qū)的122個(gè)土壤樣本，他們?cè)?005年至2019年期間收集了這些樣本。

該研究的主要作者，UNSW博士。候選人安吉麗克·雷(Angelique Ray)說(shuō)，研究小組在完成之前的研究時(shí)遇到的一大問(wèn)題是，這種大氣化學(xué)合成的新過(guò)程(也稱為碳固定或碳匯)是否在世界其他地方也同樣發(fā)生過(guò)

她說(shuō)：“因此，這次我們進(jìn)行了一項(xiàng)全球研究。我們從三個(gè)極點(diǎn)的不同地點(diǎn)收集了土壤的最上層10厘米，這是我們研究的大多數(shù)生物被發(fā)現(xiàn)的深度。”

“這些位置的地面在一年中的大部分時(shí)間里都是完全凍結(jié)的，土壤也很少，因?yàn)橹饕菐r石。”

研究人員從土壤樣品中提取DNA，然后對(duì)DNA進(jìn)行測(cè)序，以檢測(cè)負(fù)責(zé)碳固定過(guò)程的目標(biāo)基因。

雷女士說(shuō)，科學(xué)家還對(duì)每個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了環(huán)境分析，以衡量微生物的生存條件。

她說(shuō)：“通過(guò)查看土壤中的環(huán)境參數(shù)，我們才知道存在低碳，低水分和其他因素。”

“因此，我們將碳固定過(guò)程的目標(biāo)基因與不同位點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)較干燥且較低的位置(碳和氮)具有更大的潛力來(lái)支持該過(guò)程，這是有道理的。”

研究發(fā)現(xiàn)改變了碳固定的觀念

法拉利教授說(shuō)，研究人員的發(fā)現(xiàn)將改變科學(xué)家對(duì)生命存在的局限性以及微生物學(xué)的教授方式的思考方式。

她說(shuō)：“通過(guò)調(diào)查南極洲以外的地方，我們可以確定這種新的化學(xué)趨化形式對(duì)全球碳預(yù)算的貢獻(xiàn)有多大。”

“在我們發(fā)現(xiàn)這種新的碳匯過(guò)程之前，已知的兩種主要化學(xué)趨化形式是光合作用和地?zé)峄瘜W(xué)趨化-后者是細(xì)菌利用諸如硫化氫之類的無(wú)機(jī)化合物固定碳的方法。但是現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程涉及的基因豐富在寒冷的沙漠中，盡管我們尚未研究熱的沙漠，但我們的發(fā)現(xiàn)可能表明大氣化學(xué)合成正在為全球碳預(yù)算做出貢獻(xiàn)。”

法拉利教授說(shuō)，很可能僅在空氣中存活的細(xì)菌已成為其生存環(huán)境的關(guān)鍵因素。

她說(shuō)：“這些生態(tài)系統(tǒng)中很多都非常干燥，營(yíng)養(yǎng)缺乏。因此，這些地區(qū)大部分是細(xì)菌所主導(dǎo)。”

“特別是在我們研究過(guò)的南極東部原始地點(diǎn)，除了苔蘚和地衣(真菌)以外，別無(wú)其他。由于這些細(xì)菌能夠生存并具有利用微量氣體生存的能力，因此它們的環(huán)境選擇了它們成為其生態(tài)系統(tǒng)的重要貢獻(xiàn)者。”

法拉利教授表示，研究人員期待在碳固定技術(shù)方面取得新發(fā)現(xiàn)。

她說(shuō)：“作為下一階段的一部分，我們旨在在實(shí)驗(yàn)室中分離出一種新型細(xì)菌，以獲得純凈的培養(yǎng)物。”

“這很困難，因?yàn)榧?xì)菌習(xí)慣于在極少的地方生長(zhǎng)，而且瓊脂平板與其自然環(huán)境不同。希望那時(shí)，我們能夠充分了解這些細(xì)菌進(jìn)行這種獨(dú)特的空氣生存過(guò)程所需要的條件。”