与电影中呈现的光怪陆离的海洋世界不同，水深200米以下的深海终年黑暗，阳光完全不能透过。不过，即使没有光合作用，深海仍是地球上大部分碳循环活动的发生地。至于微生物如何推动二氧化碳、蛋白质、碳水化合物和脂类等碳化合物的转化，目前还不大清楚。
在上周五发表于《science》杂志的一项研究中，美国比格罗海洋学实验室的研究人员利用单细胞基因组学和基于群落的多组学技术，发现了一些关键的细菌，它们负责了深海地区二氧化碳的转化和固定。
研究人员从全球40个地点采集海水样本，分析中层带（水下200-1000米）的微生物群落组成。利用单细胞测序和群落宏基因组测序，他们研究了近3,500种细菌和古细菌的基因组。结果表明，负责碳捕获的微生物主要属于一个称为nitrospinae的门。
宏蛋白质组学和宏转录组学分析表明，nitrospinae的成员表达亚硝酸盐氧化还原酶，让生物体能够从亚硝酸盐化合物中获得能量。碳水化合物运输基因的缺乏则表明它们属于化能自养型，其中碳主要来源于无机物，即二氧化碳。之后，研究人员通过放射自显影实验证实了这些基因组方面的推断。
研究人员认为，nitrospinae门的细菌负责了北大西洋中大约15-45%的无机碳固定。这些结果让他们感到惊讶，因为在深海的微生物群落中，亚硝酸盐氧化细菌所占比例不足5%。尽管丰度比较低，但这些细菌每年在中层带捕获的二氧化碳超过11亿吨。如此看来，亚硝酸盐氧化过程对碳循环的影响比人们预想的更大。
这项研究的第一作者maria pachiadaki表示：“我们以前就知道这些细菌存在，并参与了全球的碳循环，但它们的作用比科学家想象的要大得多。如果没有基因组数据，我们可能永远不会考虑这些细菌对碳循环的影响。”（生物通 薄荷）
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原文检索：
major role of nitrite-oxidizing bacteria in dark ocean carbon fixation
science 24 nov 2017:
vol. 358, issue 6366, pp. 1046-1051
doi: 10.1126/science.aan8260
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