微生物主宰着地球生命，并与海洋密切相关：促进了整个海洋食物链的运作。8月14日发表在《自然微生物学》（Nature Microbiology）的一篇报告中，夏威夷大学(UHM)海洋学教授Ed DeLong和他的团队研究出迄今为止最大的微生物组基因目录。基于这些新信息，研究小组发现营养限制是海洋微生物基因组进化的核心驱动力。
作为一个庞大的群体，海洋微生物在新陈代谢能力方面千差万别，所有的差异性都被编码在它们的基因中。一些海洋微生物的遗传编码允许它们利用从阳光中获得的能量将二氧化碳转化为有机物。另一些微生物将有机物质作为碳和能量的来源，产生二氧化碳这种呼吸终端产品。不仅如此，人们也发现了其他更为奇特的新陈代谢途径。
“一勺海水就有近一百万个细胞，我们如何在几乎不可见的生物中描述这些不同的特性和功能呢？” “一个来自夏威夷群岛以北海水中收集的微生物的基因目录可以解答上述疑问。研究团队参与了“夏威夷海洋时间序列项目（Hawai'i Ocean Time-series Program）”，他们持续在ALOHA站收集海水样本做基因组测序已经超过2年的时间。
在阳光照不到的深层海水中，研究小组观察到了微生物群落信息的急剧变化。在大约250-650英尺之间，微生物的基本组成部分，即基因组和蛋白质发生了巨大的变化。海面附近微生物的基因组要小得多，其蛋白质含氮量也较少。而在更深的海域，400-650英尺范围内，微生物基因组会变得更大，它们的蛋白质也含有更多的氮，同时随着深度的增加，氮的含量也会增加。这些结果表明，海洋环境中的营养物质可能会驱动微生物基因组和蛋白质的进化。”这项研究的另一个令人惊奇的发现是，在阳光照射下，微生物的“基因组过渡区”发生在一个非常狭窄的深度范围内。在大约650英尺深的海底，微生物基因组和蛋白质的基本特性是相对稳定的。”
“该研究的新数据将为我们了解海洋微生物群落性质及其功能提供重要工具，同时也有助于预测未来的发展轨迹。” DeLong说。
（刘思青 编译）
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41564-017-0008-3
