在高于沸点的深海沉积物中发现的生命

一个国际研究小组，由来自罗德岛大学海洋学研究生院的三名科学家组成，他们在一个未曾发现它们的地方发现了单细胞微生物。

URI海洋学教授亚瑟·斯皮瓦克（Arthur Spivack）表示：“水在100摄氏度（地球）上沸腾，我们发现生物在120摄氏度的沉积物中生活”，他领导了由日本原子能机构组织的2016年探险活动的地球化学工作不来梅大学海洋地球科学技术与德国MARUM海洋与环境科学中心。该研究是国际海洋发现计划370考察工作的一部分。

这项2016年为期两个月的考察的研究结果于2020年12月发表在《科学》（Science）杂志上。

该消息是继10月宣布海底以下微生物的渗透力与地球表面一样丰富之后宣布的。日本海洋地球科学小组，不来梅大学，兵库大学，高知大学和罗德岛大学的该项目的研究人员从全球40个地点的核心样本中发现了40,000种不同类型的微生物。

今天发表在《科学》杂志上的这项研究集中在日本沿海的南海海槽上，深海科学船“钦奎”号钻了一个1,180米深的孔，以达到120摄氏度的沉积物。该研究的负责人是MARUM的Kai-Uwe Hinrichs教授。

在站点C0023处检测到的深层海底微生物细胞的荧光显微照片。细胞用绿色荧光染料SYBR Green I染色。左：微生物细胞从沉积物核心样品（43R-3）中分离出来，深度为762.0 m，深度为652.0° m。右：在120°C下从1176.8 m深度的沉积物岩心样品（112R-2）中检测到一个微生物°细胞（图片中心为一个细胞）。刻度表示20微米（1/50毫米）。

Spivack，最近获得博士学位的是URI小组的毕业生Kira Homola和Justine Sauvage表示，识别生命的一种方法是寻找新陈代谢的证据。

斯皮瓦克说：“我们发现了化学证据，证明了有机物在沉积物中使用了有机物质，使它们得以生存。”URI团队还为站点的温度状况开发了一个模型。

他补充说：“这项研究告诉我们，深层沉积物可以在我们认为不可能的地方居住。”

斯皮瓦克说，尽管这本身是令人振奋的消息，但这项研究可能指出了在其他星球上恶劣环境中生活的可能性。

根据这项研究，位于海床深处的沉积物是恶劣的栖息地。温度和压力随着深度而稳步增加，而能源供应却越来越稀缺。尽管存在这些条件，但只有大约30年的时间，微生物确实确实栖息在几公里深的海底。对生物圈的深层认识还不是很清楚，这提出了一些基本问题：生命极限在哪里，哪些因素决定了生命极限？为了长期研究高温如何影响低能深层生物圈的生命，有必要进行广泛的深海钻探。

IODP 370远征涉及科学的深海钻井船Chikyu。

“只有少数科学钻探场所尚未达到沉积物温度超过30摄氏度的深度，” MARUM研究负责人Hinrichs解释说。“因此，T极限探险队的目标是在温度高达120摄氏度的沉积物中钻一个1000米深的洞，我们成功了。”

研究报告说，就像在外层空间寻找生命一样，确定地球的生命极限充满了巨大的技术挑战。

“令人惊讶的是，微生物种群密度在仅约45度的温度下崩溃了，” JAMSTEC的联合首席科学家稻永文雄（Fumio Inagaki）说。“这令人着迷–在高温海底，宽广的深度间隔几乎没有生命。但是随后，我们能够在更深，甚至更热的区域（高达120度的温度）中再次检测细胞和微生物活性。”

斯皮瓦克说，这个项目就像他的根源一样，当时他和URI的海洋学教授，URI海洋学院副院长戴维·史密斯（David Smith）大约20年前就在同一地点参与了一次钻井探险，这一探险帮助开始研究深埋的海洋生物圈。

对于目前的项目，斯皮瓦克说，将继续对研究小组收集的样品进行研究。“用于检查从月球收集的样本的技术花费了几年的时间，对于来自海洋沉积物深处的这些样本也是如此。我们现在正在开发技术以继续我们的研究。”

参考：Verena B. Heuer，Fumio Inagaki，Yuki Morono，Yusuke Kubo，Arthur J. Spivack，Bernhard Viehweger，Tina Treude，Felix Beulig，Florence Schubotz，Satoshi Tonai和Stephen鲍登（A. Bowden），玛格丽特·克拉姆（Margaret Cramm），苏珊·汉高（Susann Henkel），广濑雄浩（Takehiro Hirose），基拉·霍莫拉（Hatsuno Hoshino），星野彰（Akira Ijiri），井田裕之（Hiroyuki Imachi），娜娜·神谷（Nana Kamiya），正良正典（Masanori Kaneko），洛伦佐·拉戈斯蒂娜（Hayley Manners），哈里·卢克·麦克莱兰德（Harryley Luner McClelland），凯尔·梅特卡夫（Kyle Metcalfe），娜苏米·奥库塔（Natsumi Oku） ，Maija J.Raudsepp，Justine Sauvage，曾满贤，David T.Wang，Emily Whitaker，Yuzuru Yamamoto，Kiho Yang，Lena Maeda，Rishi R.Adhikari，Clemens Glombitza，Yohei Hamada，Jens Kallmeyer，Jenny Wendt，LarsWörmer ，山田康弘，木下正隆和凯乌维·辛里奇斯（Kai-Uwe Hinrichs），2020年12月4日，科学。DOI：
10.1126 / science.abd7934