2017年，一项备受瞩目的研究表明，南极洲的微生物具有一种基本在空气中生存的独特能力。来自悉尼新南威尔士大学的研究人员发现，这一过程发生在世界三极的土壤中。
具体来说，研究人员发现，他们所发现的大气化学合成现象的靶基因大量且广泛分布在南极、北极和兴都库什-喜马拉雅地区的青藏高原的极地土壤中。
该研究的资深作者、新南威尔士大学科学学院的副教授贝琳达·法拉利说，在空气中生活是一种极简的生存方式，因此他们的发现为微生物在其他行星上生存提供了进一步的可能性。
法拉利教授说:“这就是美国宇航局的火星2020毅力号漫游者的目标——在火星岩石和土壤的核心样本中寻找古代微生物生命的迹象。”
“未来的任务将把样本带回地球，NASA的科学家将以与我们类似的方式分析土壤，看看是否有生命迹象。”
A法拉利教授说，研究人员的发现意味着，利用微量气体作为能量和碳源生长的微生物，不像利用光的光合作用，不是一个孤立的过程。
她说:“整个生态系统可能都依赖于这种新的微生物碳固定过程，微生物利用从吸入大气氢气中获得的能量，将大气中的二氧化碳转化为碳——以便生长。”
“我们认为，当环境发生变化时，比如在没有光线的极地冬季，这个过程与光合作用同时发生，但我们的目标是在研究的下一阶段证实这一假设。”
“因此，虽然还需要更多的工作来确认这种活动在全球范围内发生，但我们在三极土壤中检测到目标基因的事实意味着这一新的过程可能发生在世界各地的寒冷沙漠中，但一直被忽视到现在。”
研究人员分析了来自南极洲(风车岛和Vestfold山)、北极高地和青藏高原的14个陆地寒冷沙漠地点的122个土壤样本，这些样本是他们在2005年到2019年间收集的。
这项研究的首席作者,新南威尔士大学博士生安吉丽雷说,其中一个大问题的团队当他们完成先前的研究是这是否大气化学合成新工艺——也称为碳固定或碳汇——也同样发生在世界各地的其他地方。
所以，这次我们做了一个全球性的研究。我们从两极的不同地点收集了最上层10厘米的土层，我们研究的大部分生物都在这个深度被发现。”
“这些地方的地面在一年的大部分时间里都是完全冻结的，土壤也不多，因为大部分都是岩石。”
研究人员从土壤样本中提取DNA，然后对DNA进行测序，以检测负责碳固定过程的目标基因。
雷女士说，科学家们还对每个地点进行了环境分析，以测量微生物生存的条件。
她说:“通过观察土壤中的环境参数，我们就知道了低碳、低水分和其他因素在起作用。”
“所以，我们把碳固定过程的目标基因与不同的位点联系起来，发现那些干燥、低碳和低氮营养物质的地方更有可能支持这一过程，这是有意义的。”
改变固碳思维的发现
A法拉利教授说，研究人员的发现将改变科学家对生命存在所必需的限制的看法，以及微生物学的教学方式。
她说:“通过对南极洲以外地区的调查，我们可以确定这种新形式的化学肥力对全球碳预算的贡献有多大。”
“在我们发现这种新的碳汇过程之前，已知的两种主要的化能营养形式是光合作用和地热化能——后者是细菌利用无机化合物如硫化氢来固定碳。
“但现在我们发现参与这一过程的基因在寒冷的沙漠中非常丰富，尽管我们还没有研究炎热的沙漠，我们的发现可能表明大气化学合成正在对全球碳预算做出贡献。”
A法拉利教授说，这种只靠空气生存的细菌很可能在它们生存的环境中扮演了关键角色。
她说:“这些生态系统中有很多非常干燥和营养贫乏，杏耀app所以这些地方主要由细菌占据。”
“特别是在我们研究的原始南极东部，除了一些苔藓和地衣(真菌)，那里没有太多其他的东西。
“因为这些细菌已经适应了生存，有能力利用微量气体生存，它们的环境选择它们成为生态系统的重要贡献者。”
A法拉利教授说，研究人员期待在碳固定方面有新的发现。
她说:“作为下一阶段的一部分，我们的目标是在实验室分离这些新细菌中的一种——获得纯培养。”
“这是困难的，因为细菌习惯于在很少的琼脂板上生长，而且琼脂板与它们的自然环境是不同的。
“希望到那时，我们能完全了解这些细菌在空气中生存的独特过程所需要的条件。”
