人類的存在給地球留下了顯而易見的傷痕，這已不是什么秘密。無論是我們不斷擴(kuò)張的足跡導(dǎo)致瀕危物種滅絕，還是由此造成的環(huán)境污染。可以說，我們與污染密不可分。污染存在于我們的飲用水、土壤和食物中。因此，污染與一系列健康問題聯(lián)系在一起也就不足為奇了，從激素紊亂到食物過敏，甚至癌癥。但我們該如何收拾我們制造的爛攤子呢？如果大自然早已有解決方案呢？如果某種東西，或許就在我們腳下，能夠比我們做得更好呢？

這種新微生物被發(fā)現(xiàn)生活在地表以下約 70 英尺深處的土壤中

這正是世界著名微生物學(xué)家、密歇根州立大學(xué)微生物生態(tài)學(xué)中心主任詹姆斯·蒂德杰 (James Tiedje) 希望在地球關(guān)鍵帶找到的東西。

“關(guān)鍵帶從樹梢向下延伸至土壤深處，最深處可達(dá)700英尺（213米），”蒂杰說道。“這一區(qū)域支持著地球上大多數(shù)生命，因?yàn)樗{(diào)節(jié)著土壤形成、水循環(huán)和養(yǎng)分循環(huán)等基本過程，這些過程對(duì)糧食生產(chǎn)、水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要。盡管深層關(guān)鍵帶至關(guān)重要，但它仍然是一個(gè)新領(lǐng)域，因?yàn)樗堑厍蛏弦粋€(gè)相對(duì)未被探索的大部分區(qū)域。”

迄今為止，這項(xiàng)研究主要集中在愛荷華州和中國的土壤上，這兩個(gè)地區(qū)的關(guān)鍵帶土壤條件相似。然而，最初的工作始于美國黃石國家公園，Tiedje 和他的團(tuán)隊(duì)在那里取得了突破性的發(fā)現(xiàn)：一種從未被發(fā)現(xiàn)的新型微生物，在約 70 英尺（21 米）的深度蓬勃發(fā)展。

這個(gè)微生物門最近被命名為Sysuimicrobiota（以前稱為 CSP1-3），此后已在多種環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)，例如熱液噴口、溫帶草原土壤和沖積含水層。基因分析表明，Sysuimicrobiota 的祖先來自水生環(huán)境，最初出現(xiàn)在淡水湖泊和溫泉中，經(jīng)過數(shù)百萬年才過渡到土壤中。這種轉(zhuǎn)變表明 Sysuimicrobiota 經(jīng)歷了漫長的適應(yīng)歷史，適應(yīng)了不同的生態(tài)位，這使得Sysuimicrobiota具有在深層土壤基質(zhì)等缺氧缺營養(yǎng)環(huán)境中生存的獨(dú)特優(yōu)勢。Sysuimicrobiota微生物不僅高度活躍且分布廣泛，而且它們甚至占據(jù)著極其重要的優(yōu)勢，在某些群落中占微生物種群的 50% 以上。

但Sysuimicrobiota最令人印象深刻的壯舉是它在清除深層土壤污染物和幫助凈化水質(zhì)方面所發(fā)揮的作用。

當(dāng)雨水流過表層土壤時(shí)，表層微生物就像第一道防線，過濾并消耗碳、氮、氫和硫等必需元素。復(fù)雜的是，要使這一過濾過程有效，需要健康的微生物種群。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及其殺蟲劑和除草劑的使用，表層微生物群落常常受到影響。Sysuimicrobiota作為第二道防線，在水到達(dá)深層含水層之前篩選出殘留的污染物。然而，Sysuimicrobiota在清除污染物方面的有效性尚待確定。

“CSP1-3 的生理機(jī)能由其生物化學(xué)特性驅(qū)動(dòng)，因此可能存在一些具有其他用途的有趣基因，”Tiedje 表示。“例如，我們尚不清楚它們代謝棘手污染物的能力，如果能夠了解這一點(diǎn)，就能幫助解決地球上最緊迫的問題之一。”

為了更好地了解Sysuimicrobiota在深層土壤生態(tài)學(xué)中的作用，Tiedje 和他的團(tuán)隊(duì)開始在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中培養(yǎng)該門——這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)微生物都抵抗其自然環(huán)境之外的生長。

目前，該團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)高溫生長條件，例如在溫泉中發(fā)現(xiàn)的條件，希望培養(yǎng)的樣本能夠進(jìn)一步研究Sysuimicrobiota獨(dú)特的生理特性。反過來，這可能對(duì)地下水的生物地球化學(xué)修復(fù)產(chǎn)生廣泛的影響。

雖然已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但仍需更多研究來深入了解該門的生物地球化學(xué)過程及其在整個(gè)生態(tài)健康中的作用。如果Sysuimicrobiota能夠代謝頑固污染物，它將為全球清潔飲用水提供新的解決方案。這對(duì)于我們?nèi)找嫖廴镜氖澜鐏碚f至關(guān)重要。

這項(xiàng)新研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。