距巴西海岸約1,500公里的大西洋深處海山，里奧格蘭德山(Rio Grande Rise)豐富的生物和礦物多樣性，可能在很大程度上歸因于鮮為人知的微觀生物。

圣保羅大學(xué)海洋研究所(IO-USP)的研究人員與英國國家海洋學(xué)中心的同事合作，調(diào)查了居住在海山鐵錳結(jié)殼上的微生物，并得出結(jié)論認(rèn)為，細(xì)菌和古細(xì)菌可能是維持當(dāng)?shù)刎S富生物的原因，除了參與生物礦化過程之外，該過程還形成了地殼中存在的金屬。

發(fā)表在《微生物生態(tài)學(xué)》雜志上的一篇文章描述了這項(xiàng)研究，該研究由FAPESP和英國自然環(huán)境研究委員會(huì)(NERC)資助。

2014年，國際海底管理局(ISA)向巴西授予了里奧格蘭德里斯(Rio Grande Rise)15年的礦產(chǎn)開采權(quán)。ISA由167個(gè)成員國和歐洲盟組成，受《合國海洋法公約》的委托，組織，規(guī)范和控制國際海底地區(qū)所有與礦物有關(guān)的活動(dòng)，約占總數(shù)的50%世界海洋區(qū)域。

IO-USP教授，這項(xiàng)研究的主要研究員Vivian Pellizari說：“對(duì)該地區(qū)的生物多樣性或采礦對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)的影響知之甚少。”

該研究是FAPESP支持的主題項(xiàng)目的一部分。這篇文章是博士論文的成果之一。Natascha Menezes Bergo的研究，目前是IO-USP的博士后研究實(shí)習(xí)生。

“盡管眾所周知，微生物生物礦化的過程尚未得到證實(shí)，但錳的氧化和沉淀尚未得到證實(shí)，我們也不知道錳在礦區(qū)是如何發(fā)生的。但是，2020年7月，研究人員發(fā)表了一篇文章，自然界首次證明細(xì)菌通過錳通過化學(xué)合成過程將錳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。”貝戈說。他在2018年參加了英國研究船RRS Discovery的樣品采集工作。

“這些細(xì)菌中的一種屬于硝化螺旋藻，存在于我們從里奧格蘭德河谷采集的地殼樣品中提取的DNA序列中。這有力的證據(jù)表明，那里的金屬不僅是由地質(zhì)過程形成的，而且還包括通過微生物在其中發(fā)揮重要作用的生物過程來實(shí)現(xiàn)。”

除鐵和錳外，地殼還富含鈷，鎳，鉬，鈮，鉑，鈦和碲等元素。例如，鈷對(duì)于可充電電池的生產(chǎn)必不可少，碲是生產(chǎn)高效太陽能電池的關(guān)鍵投入。在2018年末，巴西向ISA申請(qǐng)了其架的擴(kuò)展，以包括里奧格蘭德里斯(Rio Grande Rise)。

在世界其他地區(qū)，針對(duì)相同目標(biāo)進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間研究的相似區(qū)域，包括北太平洋的克拉麗奧—克利珀頓區(qū)和塔約·戴戈海山，以及北大西洋的熱帶海山。

編隊(duì)

Rio Grande Rise的面積約為150,000 km 2，是里約熱內(nèi)盧的三倍，深度在800 m至3,000 m之間。今天的非洲和南美是在1.46億年前(mya)至100 mya與超岡瓦納分開的時(shí)候形成的，Rise是一個(gè)下沉了約40 mya的島嶼，這可能是由于火山，熔巖和火山的沉重所致。板塊運(yùn)動(dòng)。

在他們2018年的一次探險(xiǎn)中，研究人員從一部分Rise樣品中采集了錳鐵結(jié)殼和生活在它們上面的珊瑚骨骼的樣品，以及結(jié)殼表面的鈣鈣石巖石和生物膜。這些生物膜是結(jié)構(gòu)化的微生物群落，它們包裹在它們分泌的物質(zhì)中，以保護(hù)自己免受諸如營養(yǎng)缺乏或潛在毒素之類的威脅。

伯格說：“發(fā)現(xiàn)生物被膜是一個(gè)有趣的驚喜，因?yàn)樗砻髁松锏V化過程的開始。” “我們?cè)谏锬?，珊瑚，鈣鈣石和地殼樣品中發(fā)現(xiàn)了相同的微生物。唯一的區(qū)別是表面的年齡。珊瑚比地殼更新，生物膜更年輕。”

從樣品中回收了總共666,782個(gè)DNA序列?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌和古細(xì)菌屬于已知參與氮循環(huán)的族群，其中氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，因此可作為其他微生物的能源。除了硝化螺菌外，他們還發(fā)現(xiàn)了其他原核生物，如古細(xì)菌類亞硝化細(xì)菌。樣品的測(cè)序還揭示了參與甲烷循環(huán)的基團(tuán)，例如甲基omi和三角洲細(xì)菌。

研究結(jié)果加深了科學(xué)家對(duì)在南大西洋海底鐵錳結(jié)殼上發(fā)現(xiàn)的微生物多樣性和潛在生態(tài)過程的了解。它們還將為將來在里奧格蘭德州立地區(qū)可能進(jìn)行的采礦活動(dòng)的監(jiān)管做出貢獻(xiàn)。

伯格說：“隨著地殼的去除，局部循環(huán)可能會(huì)發(fā)生變化，這反過來又將改變有機(jī)物和營養(yǎng)物的可用供應(yīng)量，從而改變局部微生物組以及與之相關(guān)的所有生命。” “此外，地殼平均每100萬年增長(zhǎng)1毫米，因此沒有時(shí)間進(jìn)行殖民化。最近發(fā)表了許多有關(guān)如何評(píng)估和減輕深海采礦影響的研究，這絕非偶然。 ”