地球上究竟有幾種生命形式？這樣的問題可能對於我們回答起來有些困難。
近日，新華社報道了一篇科普文章《到莫克蘭海溝探尋“生命的第三種形式”——古菌》，用通俗易懂的語言講述了正在執行中國和巴基斯坦首次北印度洋聯合考察任務的中科院南海海洋研究所的“實驗３”號科考船上，中國考察隊員、來自南方科技大學海洋科學與工程系張傳倫教授課題組的高思敏從莫克蘭海溝採集的海水和沉積物樣品中尋找到古菌群落的科研進展。
南方科技大學海洋與工程系副主任、講席教授，國家“千人計劃”張傳倫教授2017年初創建了南方科技大學海洋地球古菌組學重點實驗室，該實驗室以 “古菌”作為南科大海洋學科重點研究方向之一。多年來，張傳倫致力於生物地球化學方向的研究，主要研究方向包括微生物在環境及能源、地質歷史演化及全球變化中的作用等。
作為一種奇妙的生命形式，古菌是什麼？
它有什麼奧秘？
科學家們是如何發現古菌的？
圍繞著古菌他們探尋到了怎樣的成果？
讓這篇推送帶你解答這些問題吧！
奇妙的生命形式
地球上究竟有幾種生命形式？
科學家最新的劃分是三種：真核生物、細菌和古菌。
包括人類和動植物在內的真核生物，細胞內有細胞核，遺傳物質ＤＮＡ主要儲存於此；細菌則沒有細胞核，ＤＮＡ遊離於細胞質中；古菌則又是不同於細菌的一種生命形式，它們沒有細胞核，但另一些特徵又與真核生物相似，例如存在重複序列和核小體。這種生命形式如此獨特、如此陌生，令各國科研人員都充滿好奇和想象。古菌研究正在世界範圍內升溫。
掃描電鏡下甲烷菌的各種形態 (Brock Biology of Microorganisms 13th Edition)
尋找古菌群落
在莫克蘭海溝海域拍攝的海豚（1月15日攝）。
位於阿拉伯海北緣的莫克蘭海溝，大體呈東西走向，長約７００公里，最深處３０００多米。巨大的靜水壓力和與世隔絕的環境，使外界生物一般難以抵達海溝，海溝生物也難以離開。每一條海溝，都好比一個黑暗無邊、自成一體、獨特奇異的世界。
正在執行中國和巴基斯坦首次北印度洋聯合考察任務的中科院南海海洋研究所的“實驗３”號科考船上，中國考察隊員、來自南方科技大學海洋科學與工程系張傳倫教授課題組的高思敏希望能從莫克蘭海溝採集的海水和沉積物樣品中尋找到古菌群落，進行深入分析和研究。
高思敏在中科院南海所“實驗3”號科考船上進行古菌採集相關實驗
高思敏在中科院南海所“實驗3”號科考船上進行古菌採集相關實驗（二）
“最新科學研究發現，古菌廣泛分佈在地球的各種環境中，海洋也是古菌的家園，海洋古菌是海洋生物量最多的微型生物之一。在莫克蘭海溝極端環境下生活的古菌，其生命形式令人充滿好奇和期待。”高思敏說。
科學研究發現，古菌極其獨特的細胞結構，使它們可以在各種極端環境下“絕地求生”。例如，嗜熱古菌可以在超過１００攝氏度的陸地熱泉和深海熱液中生存；在南極冰川、青藏高原等嚴寒環境中發現了嗜冷古菌；在含硫量豐富的火山區、酸性熱泉、硫質噴氣孔、發熱的廢煤堆等極酸環境中，也都曾發現嗜酸古菌。
但古菌並不僅僅生活在極端環境中。目前，科學家還在土壤、湖泊、河流等常溫環境中檢測到古菌。張傳倫團隊也就此類古菌進行了研究。
國內首次發現
南方科技大學海洋科學與工程系講座教授張傳倫牽頭的“南方科技大學古菌地球組學重點實驗室”近期又取得重要的成果。
其團隊首次報道了海洋古菌MG-II在富營養河口的持續勃發現象，並獲得了該類群的全基因組測序，揭示該類群在珠江口高丰度及對其環境適應性。該研究成果對於認識古菌在人類活動影響劇烈的富營養海域的生態功能有著重要的意義，相關論文近期在線發表於Environmental Microbiology（《環境微生物》）上。
1992年，Science和Nature同時報道在海洋中發現了適應低溫生長的古菌，並簡單把他們分為Marine Group I（MG- I）和Marine Group II（MG -II）。目前大部分的觀測和研究結果顯示， MG-II主要分佈於表層海水，MG-I則隨著海水深度的增加而增加。全球海洋MG-II佔全球海洋水體中微生物總量的近十分之一，但該類群的海洋生態功能卻一直沒有得到很好的闡釋。
南科大張傳倫教授團隊其團隊首次報道了海洋古菌MG-II在富營養河口的持續勃發現象，並獲得了該類群的全基因組測序，揭示該類群在珠江口高丰度及對其環境適應性。
通過對珠江口的古菌類群進行連續一年的逐月觀測後，張傳倫團隊發現無論是在豐水期，還是在枯水期，均檢測到MG-II在珠江口鹹淡水混合區的高丰度，比已報道的其他海域的最高值還要高10倍，提示該類群對珠江口環境的適應性。利用宏基因組分離方法成功分離到首個河口環境的MG-II基因組，命名為MGIIa_P，該基因組可能是其對珠江口富營養環境適應性的基因基礎。MG-II在珠江口的高丰度及異養代謝特徵，提示該類群在河口有機質的轉化過程中發揮著重要作用，而這些都是在之前的微生物海洋學研究中忽視的部分。
“古菌作為地球上生命的第三種形式，人們對它的認識才剛剛起步，還有許多未解之謎和無窮奧秘等待探尋，研究古菌非常有意義，”高思敏說，“這不僅是因為古菌中蘊藏著大量未知的生物學過程和功能，有助於探索生物進化規律的線索；還因為古菌有著不可估量的生物技術開發前景，例如用於極端環境中的汙染治理，用於潔淨煤技術和清潔能源生產等。”
這也正是南方科技大學古菌地球組學重點實驗室發展的方向，南科大博後李芙嫣正在夏威夷大學與世界著名科學家Ed DeLong合作深入開展海洋古菌II的生態功能研究；研究助理教授範陸正在開展古菌與人類共生的演化關係研究；研究助理教授羅啟邦正在開展的古菌脂類組學研究等，都將幫助我們進一步打開古菌的未解之謎。
--- 南方科技大學 ---
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供稿丨南科大海洋系
資料來源 | 新華社
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