惊奇的发现，一种3合1微生物颠覆了教科书

对环境相关微生物的研究显示出比以前认为的更大的多样性。硫酸盐还原微生物的物种多样性极高。硫酸盐还原剂现在被发现在总共27门细菌和古细菌中，而不是以前所知的6门。

一组研究人员表明，自然界中与环境相关的微生物的生物多样性非常高。这种多样性至少是以前所知的4.5倍。研究人员最近两本杂志，Nature Communications和FEMS Microbiology Reviews.上发表了他们的研究。

尽管许多与气候相关的过程受到微生物的影响，但隐藏的微生物世界往往被忽视，而这些过程往往与细菌和古细菌(“原始细菌”)群体中令人难以置信的物种多样性有关。例如，硫酸盐还原微生物将海洋沉积物中三分之一的有机碳转化为二氧化碳。这会产生有毒的硫化氢。从积极的方面来看，硫氧化微生物很快就把它作为能量来源，使它变得无害。

“这些过程在湖泊、沼泽甚至人类肠道中也发挥着重要作用，以保持自然和健康的平衡，”莱布尼茨研究所(DSMZ)微生物系主任、Technische微生物研究所教授Michael Pester说。一项研究更详细地检查了其中一种新型微生物的代谢，揭示了以前无法实现的多功能性。

硫循环的临界平衡

硫循环是地球上最重要、最古老的生物地球化学循环之一。同时，它与碳和氮循环密切相关，强调了它的重要性。它主要是由硫酸盐还原和硫氧化微生物驱动的。在全球范围内，硫酸盐还原剂每年转化约三分之一到达海底的有机碳。作为回报，硫氧化剂消耗了海洋沉积物中大约四分之一的氧气。

当这些生态系统变得不平衡时，这些微生物的活动会迅速导致氧气消耗和有毒硫化氢的积累。这导致了“死区”的形成，在那里动物和植物无法再生存。这不仅会造成经济损失，例如渔业，而且还会破坏当地重要的娱乐场所，从而造成社会损害。因此，了解哪些微生物保持硫循环平衡以及它们如何做到这一点是很重要的。

已发表的结果表明，硫酸盐还原微生物的物种多样性至少包括27门(菌株)。在此之前，人们只知道6个门。相比之下，目前已知的动物界有40门，脊椎动物只属于脊索动物这一门。

新发现的多功能细菌物种

研究人员能够将这些新型“硫酸盐还原剂”中的一种分配给很少被研究的酸杆菌门，并在生物反应器中对其进行研究。

利用环境微生物学的尖端方法，他们能够证明这些细菌可以从硫酸盐还原和氧气呼吸中获得能量。在所有已知的微生物中，这两种途径通常是相互排斥的。与此同时，研究人员能够证明硫酸盐还原酸杆菌群可以分解复杂的植物碳水化合物，如果胶——这是“硫酸盐还原剂”的另一个未知特性。

因此，研究人员完全颠覆了教科书上的知识。他们表明，复杂的植物化合物不仅可以像以前认为的那样通过不同微生物的协调相互作用在缺氧条件下降解，而且可以通过一条捷径由单一细菌物种降解。

另一个新发现是，这些细菌可以利用硫酸盐和氧气来达到这个目的。研究人员目前正在研究这些新发现如何影响碳和硫循环的相互作用，以及它们如何与气候相关过程联系起来。

参考文献：

“Oxygen respiration and polysaccharide degradation by a sulfate-reducing acidobacterium” by Stefan Dyksma, and Michael Pester, 10 October 2023, Nature Communications.

“Global diversity and inferred ecophysiology of microorganisms with the potential for dissimilatory sulfate/sulfite reduction” by Muhe Diao, Stefan Dyksma, Elif Koeksoy, David Kamanda Ngugi, Karthik Anantharaman, Alexander Loy and Michael Pester, 05 October 2023, FEMS Microbiology Reviews.