摘要: 海洋約占地球表面總面積的71%，其中90%的海洋平均水深大于1000米，被稱為深海，是地球上人們了解最少的生境之一。深海蘊(yùn)含著巨量的生物資源和特殊的生命過(guò)程，亟待我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)。 提起深海，很多人都想到黑暗、陰森、可怕等字眼，認(rèn)為那里一直是神秘而永恒的黑暗環(huán)...
海洋約占地球表面總面積的71%，其中90%的海洋平均水深大于1000米，被稱為深海，是地球上人們了解最少的生境之一。深海蘊(yùn)含著巨量的生物資源和特殊的生命過(guò)程，亟待我們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)。
提起深海，很多人都想到黑暗、陰森、可怕等字眼，認(rèn)為那里一直是神秘而永恒的黑暗環(huán)境。但讓人大感意外的是，越來(lái)越多的研究表明，不僅深海熱液區(qū)，其他深海生境（如冷泉）也存在不同形式的地質(zhì)光或生物發(fā)光。
是的，你沒(méi)有聽(tīng)錯(cuò)，在暗無(wú)邊界的深海中有90%的生物都會(huì)發(fā)光，它們形態(tài)各異，有的長(zhǎng)得像哈密瓜，有的像飛碟……
眾所周知，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)。的確，真光層生物的生長(zhǎng)或多或少地都會(huì)受到光的影響。那么既然深海有光的存在，是否已經(jīng)進(jìn)化出一些生命體能利用這些微弱但足以支撐微小生命的光呢，比如微生物？答案是肯定的。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究團(tuán)隊(duì)近幾年一直致力于深海光能利用微生物的發(fā)現(xiàn)及光能利用機(jī)制研究，發(fā)現(xiàn)了一系列能利用光能的深?！靶【`”——微生物。
2021年，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種深海熱液細(xì)菌能在細(xì)胞表面形成大量規(guī)則的硫化鎘礦物質(zhì)，而這些礦物質(zhì)具有典型納米光學(xué)材料的光電子吸收特性，這種深海細(xì)菌能巧妙地利用熱液口發(fā)出的光，使其更好地適應(yīng)深海環(huán)境。同年，研究團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)另一種深海熱液細(xì)菌能合成一種光敏色素，這種蛋白能幫助細(xì)菌利用熱液口發(fā)出的微弱紅外光。
2022年，研究團(tuán)隊(duì)又從深海冷泉環(huán)境利用藍(lán)光富集的方法培養(yǎng)了一株細(xì)菌，這株細(xì)菌能借助其自身產(chǎn)生的一種藍(lán)光感受器感受藍(lán)光，而藍(lán)光恰恰是深海動(dòng)物的主要發(fā)光類型。值得注意的是，藍(lán)光感受器的同源蛋白廣泛分布于深海微生物中，表明了很多深海微生物也能通過(guò)類似的途徑感受并利用藍(lán)光。這些微生物都是非光合細(xì)菌，也就是說(shuō)它們不是借助典型光合作用途徑利用光能。
那么，是否有深海微生物能通過(guò)經(jīng)典的光合作用途徑利用光能呢？最近，該研究團(tuán)隊(duì)在深海冷泉生境的確發(fā)現(xiàn)了這一類微生物的存在——綠彎菌，以前被稱為“綠色非硫細(xì)菌”，是細(xì)菌域中一個(gè)多樣性較高的類群。綠彎菌成員廣泛分布在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，而且豐度非常高，但深海生境中被培養(yǎng)的類群屈指可數(shù)，屬于典型的難培養(yǎng)微生物，其生物學(xué)特性在國(guó)內(nèi)外基本處于空白。研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近兩年的艱難摸索，終于培養(yǎng)出了這一類奇特的細(xì)菌。令人驚奇的是，這類細(xì)菌在實(shí)驗(yàn)室和深海條件下都能借助光合作用途徑利用紅光，這株光合綠彎菌的發(fā)現(xiàn)也為深海光合微生物的存在提供了實(shí)證。
為什么深海微生物要進(jìn)化出如此多樣的光能利用途徑呢？相對(duì)于近海及陸地環(huán)境，深海缺少能支撐其生長(zhǎng)的足夠能量，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的生存環(huán)境中，如果能利用微弱的光能無(wú)疑能讓這些微生物在生存競(jìng)爭(zhēng)中勝出，繼續(xù)繁衍自己的后代。在未來(lái)的研究中應(yīng)該培養(yǎng)更多能利用光能的深海微生物，解析其光能利用機(jī)制，了解深海微生物利用光能的真實(shí)目的
