上海交通大學團隊揭示深古菌與早期地球協(xié)同演化歷史

[本刊訊] 上海交通大學王風平教授團隊修訂更新了現(xiàn)有的深古菌物種分類體系，探究了不同深古菌類群的生態(tài)地理分布和代謝潛能的差異，并通過分子鐘定年方法揭示了深古菌與早期地球的協(xié)同演化歷史，相關(guān)研究成果于2023年7月5日發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。

深古菌（Bathyarchaeia）是現(xiàn)代地球上豐度最高的微生物類群之一，然而由于難以培養(yǎng)等問題，目前對于深古菌的系統(tǒng)分類仍然較為混亂，對其生態(tài)地理分布、代謝功能、起源和演化歷史尚缺乏系統(tǒng)研究。

該團隊通過構(gòu)建迄今為止最為全面的深古菌基因組數(shù)據(jù)集，修訂并更新了現(xiàn)有的深古菌物種分類系統(tǒng)，將深古菌分為8個目水平分類單元，并分別以中國傳統(tǒng)經(jīng)典神話人物形象，將其命名為畢方目、金烏目、玄武目、媽祖目、后土目、無支祁目、朱雀目和白澤目。進而，基于該新提出的物種分類系統(tǒng)，深入分析了深古菌在不同現(xiàn)代地球環(huán)境下的生態(tài)地理分布，發(fā)現(xiàn)除海洋沉積物以外，現(xiàn)代陸地和地熱（熱泉和熱液）生態(tài)系統(tǒng)中也同樣棲息著多樣的深古菌物種，且不同深古菌類群具有明顯的物種特異性環(huán)境分布特征。進一步的代謝分析表明，部分深古菌類群很可能在深部生物圈的一碳化合物循環(huán)和黑暗碳固定過程中扮演著之前被忽視的重要角色。

此外，團隊通過分子鐘定年的方法對深古菌起源和演化歷史開展了研究。結(jié)果顯示，深古菌的共同祖先大約起源于33億年前，與太古代原始地球大陸首次露出海平面的時間接近。隨后深古菌的主要類群在距今30億～25億以及18億年前發(fā)生了多次大規(guī)模的物種分化，分別對應(yīng)板塊運動的起始、大陸擴張以及全球海底火山噴發(fā)事件發(fā)生的地質(zhì)歷史時期，表明深古菌的起源和演化很可能受到原始地球板塊運動的驅(qū)動和影響。

該研究在地質(zhì)歷史時間尺度上，對深古菌在全球碳循環(huán)過程中的生態(tài)效應(yīng)進行了探究，為今后更加深入地探究微生物與地球系統(tǒng)之間的協(xié)同演化以及早期生命起源提供了新的思路和方向。

（馨 婭）