一项新的科学研究揭示了生活在地球表面下的两大类微生物的独特生存策略。《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)上的一篇文章报道，这些最初被认为依赖于与其他生物体共生关系的微生物群，也可能独立生活，并使用一种古老的能源生产模式。

 

“这些属于Patescibacteria和DPANN组的微生物，是生命早期进化的非常特别、非常令人兴奋的例子，”Bigelow海洋科学实验室的高级研究科学家、该论文的作者之一Ramunas Stepanauskas说。“它们可能是隐藏在地球地下数十亿年并蓬勃发展的古代生命形式的残余。”

 

Stepanauskas领导的研究小组利用先进的分子技术和生物信息学分析了数千种微生物的基因组，并了解了它们的进化史。通过解读它们的遗传密码，我们可以发现这两类丰富的微生物缺乏呼吸来合成三磷酸腺苷(ATP)的能力，三磷酸腺苷是生命的共同能量货币。

 

研究小组发现，这些生活在地球内部不同环境中的微生物似乎只通过发酵过程获得能量。许多生物体都有发酵的能力，包括人类，当他们的肌肉在剧烈运动中缺氧时——但他们只是把它作为补充能量的来源。

 

Stepanauskas说:“我们的发现表明，Patescibacteria和DPANN是可能从未学会如何呼吸的古老生命形式。”“这两种生命进化树的主要分支构成了地球上微生物多样性的很大一部分，但它们却缺乏任何一种生命形式通常应该具备的某些能力。”

 

研究人员发现，这两种血统最近的共同祖先缺乏呼吸能力，杏耀历史就像他们的现代后代一样。在地球存在的最初20亿年里，大气中没有氧气。今天，氧气是地球大气的关键组成部分，也是生命赖以生存的基础——但在几百英尺的地下，条件并没有改变，最近的发现表明一些地下生命也没有改变。

 

科学家此前推测，由于百齿菌和DPANN具有非常简单的遗传特征和代谢，它们必须共生生存，并依赖宿主生物体生存。在这项新的研究中，研究小组没有发现有证据表明Patescibacteria和DPANN是由共生体所主导的——它们中的大多数似乎以游离细胞的形式生活，依靠原始的发酵途径为自己提供能量。

 

“依赖其他生物体是生命的一个特征，”本研究的第一作者、毕格罗实验室前博士后研究员雅各布·比姆(Jacob Beam)说。“在生物学中没有绝对的东西，我们的研究表明，微生物可以随着相互依赖的范围而变化。”

 

科学家们分析了来自世界各地不同环境的微生物， 杏耀平台的价值观 ，包括地中海海底的泥火山、太平洋的热液喷口和南非世界上最深的金矿。Bigelow实验室生物信息学科学家Julie Brown，研究科学家Nicole Poulton，前博士后研究科学家Eric Becraft和Oliver Bezuidt，以及本科生研究经验的Kayla Clark与一个国际科学家团队一起参与了这个项目，他们为现场工作、实验室和计算分析做出了贡献。

 

除了揭示地球地下的内部运作和生命的进化，这些发现还可以为其他行星上的生命可能是什么样子提供一个模型系统。火星和太阳系其他天体的环境很可能类似于地球的地下表面，而Patescibacteria和DPANN代表的生命似乎只需要很少的能量就能生存，科学家们认为这是其他行星上生命存在的必要条件。

 

Beam说:“如果没有来自世界各地收集样本并汇集他们的专业知识的科学家团队的合作，杏耀起源这个项目是不可能实现的。”“通过全球科学家的合作，我们对这些微生物的内部工作机制有了更多了解，这些微生物构成了我们地球上生物多样性的主要组成部分。”

 

这项工作得到了国家科学基金会、美国能源部、西蒙斯基金会、俄罗斯科学基金会和国家航空航天局的资助。