上海交通大學團隊揭示深古菌與早期地球協同演化歷史

[本刊訊] 上海交通大學王風平教授團隊修訂更新了現有的深古菌物種分類體系，探究了不同深古菌類群的生態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同演化歷史，相關研究成果于2023年7月5日發表在《科學進展》（Science Advances）上。

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

該團隊通過構建迄今為止最為全面的深古菌基因組數據集，修訂并更新了現有的深古菌物種分類系統，將深古菌分為8個目水平分類單元，并分別以中國傳統經典神話人物形象，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，深入分析了深古菌在不同現代地球環境下的生態地理分布，發現除海洋沉積物以外，現代陸地和地熱（熱泉和熱液）生態系統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18億年前發生了多次大規模的物種分化，分別對應板塊運動的起始、大陸擴張以及全球海底火山噴發事件發生的地質歷史時期，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動和影響。

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

（馨 婭）