開創(chuàng)性研究表明，在南極冰層深處發(fā)現(xiàn)的古代沉積物的侵蝕可能是豐富微生物生命的重要且以前未知的營(yíng)養(yǎng)和能量來源。

這項(xiàng)由布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并于今天發(fā)表在《地球與環(huán)境通訊》雜志上的研究揭示了支持各種微生物的許多化合物，這些微生物構(gòu)成了巨大的冰下生態(tài)系統(tǒng)的一部分。

主要作者、布里斯托爾大學(xué)博士后研究助理 Beatriz Gill Olivas 博士說：“雖然這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是從單個(gè)冰下湖中獲得的樣本，但結(jié)果可能具有更廣泛的意義。冰下湖惠蘭斯是其中的一部分。一個(gè)相互關(guān)的大型水文系統(tǒng)，因此上游發(fā)生的侵蝕可能代表該系統(tǒng)內(nèi)該湖泊和其他湖泊的生物學(xué)重要化合物的潛在來源，這些湖泊可能擁有繁榮的微生物群落。”

國(guó)際研究小組通過粉碎從南極洲冰下湖惠蘭斯湖中提取的沉積物復(fù)制了冰蓋中的侵蝕過程，該湖跨越約 60 km 2，冰面以下約 800 m，然后潤(rùn)濕這些沉積物并將它們保持在 0 攝氏度無氧, 以近似冰下條件。

研究結(jié)果表明，這些相同的沉積物在一次 10 厘米深的破碎事件后，經(jīng)過 41 天的潛伏期，有可能提供甲烷氧化菌(微小微生物)所需甲烷量的四分之一(24%)它們依賴于甲烷作為碳和能源的來源，存在于這些環(huán)境中。在壓碎和孵化過程中也產(chǎn)生了大量的氫氣和二氧化碳。這些氣體可能被稱為產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷微生物利用，以產(chǎn)生足夠的甲烷，這將有助于解釋其在威蘭斯湖中的廣泛變化水平。

另一個(gè)先前未確認(rèn)的發(fā)現(xiàn)是在與壓碎的沉積物孵育后檢測(cè)到水中可測(cè)量的銨濃度。這對(duì)惠蘭斯湖尤其重要，那里有豐富的微生物類群，它們有可能從銨氧化中獲取能量，這一過程被稱為硝化作用。該研究表明，在同一潛伏期之后的單個(gè)高能量壓榨事件有可能在湖中產(chǎn)生超過年需求量 (120%) 的銨。

“我們之前的理解表明，冰下生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能取決于液態(tài)水中氧化還原物質(zhì)和氧化還原梯度的存在。這項(xiàng)研究表明，侵蝕過程可能會(huì)在新磨損的礦物表面分解水并產(chǎn)生氫(還原性最終成員)物種)和過氧化氫(一種高度氧化的化合物)，產(chǎn)生氧化還原梯度，并為微生物生態(tài)系統(tǒng)提供了以前無法識(shí)別的能量來源，”吉爾·奧利瓦斯博士解釋說。

“之前只有兩項(xiàng)研究著眼于侵蝕對(duì)冰下能量和營(yíng)養(yǎng)源的潛在影響，其中涉及粉碎大部分未風(fēng)化的巖石樣本。這是第一項(xiàng)使用高度風(fēng)化的古代海洋沉積物的研究，但測(cè)量的氣體濃度在很大程度上與之前的結(jié)果。”

Gill Olivas 博士補(bǔ)充說：“雖然這些實(shí)驗(yàn)并沒有反映冰川侵蝕的真實(shí)程度，但它們確實(shí)暗示了沉積物被壓碎為冰下生態(tài)系統(tǒng)提供重要營(yíng)養(yǎng)來源的潛力?，F(xiàn)在需要進(jìn)一步的研究來確定直接由侵蝕過程引起的完整反應(yīng)范圍，以及它們?nèi)绾坞S下伏沉積物的差異而變化。”