海底構(gòu)成了地球上最大，研究最多的生態(tài)系統(tǒng)之一。眾所周知，生命可以在構(gòu)成海底的流體，巖石和沉積物中深處生存，但科學(xué)家對維持生命所需的條件和能量知之甚少。

由亞利桑那州立大學(xué)(ASU)和伍茲霍爾海洋學(xué)研究所(WHOI)領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科研究團隊試圖了解有關(guān)該生態(tài)系統(tǒng)和海底微生物的更多信息。他們的發(fā)現(xiàn)結(jié)果最近發(fā)表在《科學(xué)進展》上，由亞利桑那州立大學(xué)地球與太空探索學(xué)院助理教授和地球生物學(xué)家伊麗莎白·特蘭巴斯-賴希特(Elizabeth Trembath-Reichert)作為主要作者。

為了研究這種類型的偏遠生態(tài)系統(tǒng)及其棲息的微生物，研究小組選擇了一個位于大西洋中脊西側(cè)(北大西洋板塊邊界的板塊邊界)的北部池塘。

深度超過14500英尺(4,500米)的北塘(North Pond)幾十年來一直是深?？茖W(xué)家的重要基地。最近，國際海洋發(fā)現(xiàn)計劃于2010年在沉積物和地殼上鉆了數(shù)百英尺，以創(chuàng)建用于研究海床下面的生命和化學(xué)的接入點。

在國家科學(xué)基金會，戈登和貝蒂·摩爾基金會以及暗能量生物圈調(diào)查中心的支持下，研究小組使用研究船亞特蘭蒂斯號上的深海遙控載具Jason II，從井底海底觀測站采樣了地殼流體樣品。 。

然后，將這些原始的，原始的冷玄武巖海底樣品送回實驗室，并使用納米級二次離子質(zhì)譜儀(NanoSIMS)進行分析，該質(zhì)譜儀用于測量其元素和同位素組成。

Trembath-Reichert解釋說：“我們的實驗使用專門的示蹤劑，只有當(dāng)微生物在我們提供的自助餐中吃了東西時才能觀察到。” “如果我們在微生物中發(fā)現(xiàn)了這些示蹤劑，那么我們就知道它們在實驗過程中一定很活躍并且正在進食，我們對它們可以用來維持生存的食物來源有所了解。”

通過這些分析，研究小組發(fā)現(xiàn)，盡管生物量低，碳含量低的環(huán)境下，海底微生物群落仍然活躍并且可以吃東西。

Trembath-Reichert說：“我們研究的微生物具有極強的適應(yīng)能力，能夠在像我們這樣的地面居民看來非常惡劣的環(huán)境中謀生。”

最令人驚訝的發(fā)現(xiàn)之一是微生物如何利用二氧化碳。Trembath-Reichert和她的團隊期望微生物像植物一樣使用廣泛使用的二氧化碳，方法是將其“固定”在其他形式的有機碳中，然后再用于生長。但是研究結(jié)果表明，在這種低營養(yǎng)的隔離環(huán)境中，微生物變得更加狡猾。

Trembath-Reichert為CTD水采樣器運行絞車，該設(shè)備用于將流體從海底帶到船上。信用：本·塔利(Ben Tully)

Trembath-Reichert說：“我們的理論是，這些微生物資源豐富，可以直接將二氧化碳用作建筑材料，而不必先將其轉(zhuǎn)化為食物。” “這可能會對深海碳循環(huán)產(chǎn)生重大影響。”

WHOI的資深作者朱莉·胡伯(Julie Huber)補充說：“這項工作突顯了我們對大洋地殼內(nèi)微生物的生活方式知之甚少，以及進行具有敏感檢測極限的實驗(例如NanoSIMS)的重要性。

Trembath-Reichert和她的團隊的下一步是設(shè)計實驗，以更好地了解微生物可利用二氧化碳的各種方式。作為一種更容易獲得的微生物食物來源，他們將研究利用二氧化碳在海底以下地球上最大的含水層中生存和生長的方式。