说到未知，我们经常仰望天空，仿佛试图用自己的眼睛看到遥远的行星，恒星系统和星系。但是，当未知物藏在我们的鼻子下面时，就不需要旅行数千光年。当然，我们在谈论海洋。海洋占据了我们星球的很大一部分，是各种生物的家园：有些生活在海岸附近，有些则更喜欢靠近底部的阴暗黑暗。我们对海洋近底层的居民了解不多，但对底层岩石的居民知之甚少。日本东京大学的科学家发现了一种新细菌，这种细菌生活在海底众多殖民地中已有数百万年的历史。科学家认为，对这些生物的研究将有助于在火星上找到生命。在哪里发现细菌它们的特征是什么？这项发现与火星上的生命有何确切联系？这些问题的答案在科学家的报告中等待着我们。走。大洋地壳的上层主要由玄武岩组成。玄武岩的来源是岩浆，在喷发后与空气或水接触后会凝固。在海洋中，玄武岩的主要产地是中洋海脊-位于所有海洋中部的一连串海脊。这些海山的高度距深海平原（海洋洼地平原）约2-3公里。众所周知，玄武岩的形成过程是一种高温反应，当无机化合物用作从CO 2合成有机化合物的燃料时，它间接提供了足够的能量来维持化学合成。这种自养（来自无机物的有机物）营养的方法是古细菌（非核单细胞生物）和细菌所独有的。在山脊的侧面，地壳流体的循环是在玄武岩熔岩中以水热方式进行的，其中充满了沉积物。沉积层下的玄武岩熔岩部分称为玄武岩基底（地基）。先前对3.5-800万年前的洋脊的研究表明，地壳的这些相对年轻的含水层*富含厌氧嗜热菌*和好氧嗜温菌*，它们参与氢，碳和硫的循环。含水层* -来自一层或多层地下岩石的不同渗透率的沉积岩。
嗜热菌* -生活在温度高于45°C的地方的生物。
* — , , 20 45 °C.
当岩石裂缝中充满次生矿物时，流体循环的强度和玄武岩形成的反应降低，这对应于地壳年龄的增加。大多数氧化发生在地壳形成后的前一千万年，这大约是地球整个海洋岩石圈的90％。科学家们认为，鉴于海床面积巨大且难以接近，即使采用当前的技术，对其结构进行全面研究也是一个极其复杂的过程。然而，有证据表明，表明生物活动的大洋地壳变化年龄约为35亿年。但是，微生物活性在这些变化的起源中的作用尚未得到评估。
在这项工作中，科学家描述IODP远征（从综合大洋钻探计划综合大洋钻探计划）期间获得的样本的分析结果，在南太平洋环流（SPG从开展南太平洋环流）。对样品的分析表明，富铁蒙脱石（一组粘土矿物，包括蒙脱石，绿脱石，贝得石等）中存在微生物细胞。这些生物的脂质谱和DNA序列分析表明它们是异养细菌，表明水下玄武岩中存在有机物质。研究成果
在SPG中，沉积速率非常低，从中沉降到底部的沉积物几乎完全不含有机物。
表1：样本数据（mbsf-海底以下米； NS-未采样； Ma-百万年）。在三个不同年龄的地区取样：U1365-104 Ma；U1367-33.5马; U1368-13.5马。在这样的超营养环境中，溶解的O 2从海床渗透到玄武岩基础中，并在整个沉积层的整个深度中支持好氧微生物的生命。超营养环境*是营养成分极低的环境。
首先，对具有裂缝的岩心样品中的矿物进行表征，以确定粘土矿物的存在，通常是由低温岩水相互作用（即风化）产生的。 X射线衍射分析显示，年龄分别为33.5 Ma和104 Ma的岩心样品中存在富铁蒙脱石，而岩心样品13.5 Ma中则不存在。此外，从这两个样本准备了与深度分别为51、109.6和121.8 mbsf（海床以下的米）相对应的薄截面（U1367F-6R1，U1365E-8R4和U1365E-12R2）。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究切片。还采用了能量色散X射线光谱法（EDS）。在样品U1365E-8R4中的主要填充有青铜氢氧化物的裂缝中发现了富铁的绿土，而在U1365E-12R2中的填充物中发现了铁。而在样品U1367F-6R115中，裂缝中充满了富含铁的蒙脱石。在U1367F-6R1中，发现了两种类型的成分不同的富铁蒙脱石裂纹：- 第一种类型类似于U1365E-8R4和U1365E-12R2中发现的类型，其Mg和K含量高。
- 第二种类型的特征是铁含量高，通常在深水热液路堤的富铁蒙脱石中观察到。
薄片的荧光显微镜检查显示，在样品U1365E-8R4和U1365E-12R2中与富铁蒙脱石有关的裂缝和静脉区域中存在细胞荧光信号（下图）。
图像编号1：在SYBR Green I染色的细胞中（在U1365E-8R4中充满青铜石的裂缝中（a））以及在U1365E-12R2 中的充满羟基氧化铁的静脉中的图像（光和荧光显微镜）（b）。尽管在U1367F-6R1中具有高Mg和K含量的富铁蒙脱石对应于荧光信号，但在U1367F-6R1中充满富铁蒙脱石的静脉中未检测到荧光信号。为了确认图像中的这些绿色信号来自微生物细胞，而不是来自自发荧光材料，使用聚焦离子束制备了用于纳米级二次离子质谱（nanoSIMS）的10 x 10μm切片，厚度为3μm。U1365E-8R4的分析显示，在用SYBR Green I染色的密集斑点上，重叠的12C14N-，31P-和32S-信号重叠，表明这些绿色信号是从微生物细胞获得的。
图片编号2：评估破裂样品中的细胞数量：— U1365E-8R4;
b — , SYBR Green I;
— U1365-8R4 (1010 3 ), nanoSIMS;
d — NanoSIMS 12C14N-;
e — NanoSIMS 31P-;
f — NanoSIMS 32S-;
g — NanoSIMS 28Si-;
h — NanoSIMS 56Fe16O-;
i — - Ga ion image 1010 NanoSIMS 12C14N- , 31P- 32S- .
微生物细胞定位在紧邻微尺度空隙的地方，并被富含铁的绿土包围。样品U1365E-12R2获得了相同的结果。透射扫描电子显微镜（PEM）的使用证实了微生物细胞在空间上与富铁蒙脱石层相连。考虑到这种联系以及用于钻探泥浆的富铁蒙脱石和膨润土之间的巨大成分差异，科学家得出结论认为，未从钻探泥浆中引入微生物细胞，即没有从外面掉进样本中。这些数据的组合表明，许多微生物群落生活在海床的深处（对双关语很抱歉）。研究的下一阶段是确定这些菌落的微生物组成。
第3号图像根据基于16S rRNA基因序列的系统发育关系（第3号图像），确定了三种类型的微生物群落：- SPG-I ( : 13.5 ). U1368 γ- ε- , Arcobacter, Thioreductor, Sulfurimonas Sulfurovum (- / - *) Alteromonas ( *).
* — , .
* — , .
* — , .
- SPG-II (33.5–104 ). U1365 U1367 β-, *, Roseateles depolymerans.
* — , .
- SPG-III U1365E-12R2 ( 122 mbsf), γ-, Methylococaceae. Methylococaceae, , .
以前在IODP探险队北大西洋地区（核心年龄8 Ma）的岩心和水样中观察到了微生物群落，富氧的冷液体在充满沉积物的玄武岩基础上活跃地循环。但是，物种之间存在明显差异。北大西洋流体样本中的微生物群落主要由弯曲杆菌和链藻组成。并且在新样品中，在Alteromonadales方向上具有显着优势，而弯曲杆菌的代表显然是少数。如果我们比较一个相对年轻的站点（8和13.5 Ma）的样本，那么其微生物群落几乎与北大西洋站点的样本相同。因此，在大西洋和太平洋中，在底部相同深度处发现的微生物群落几乎相同。了解谁生活在海底，有必要确定这些生物如何在海洋中生存，即它们如何与环境相互作用。13.5和33.5 Ma的地基主要由熔岩垫层组成，覆盖着12至17 m厚的沉积物，两段中最深的沉积物包含相同浓度的溶解氧和溶解硝酸盐。尽管在两个区域中地壳的结构和溶解的氧化剂的化学组成都非常相似，但在13.5和33.5 Ma的地基中微生物群落的组成明显不同。在低温岩水相互作用过程中，裂缝/矿脉中形成的粘土矿物提供了可以解释这些群落之间差异的信息。
图片编号4因此，U1367和U1368区域的裂缝/矿脉中是否存在富铁蒙脱石，这表明U136816中海水的活跃循环抑制了富铁蒙脱石的形成。尽管U1365的玄武岩基础包括熔岩流，但流体流动通常在表层之间，而不是沿着熔岩垫的冷却边缘，但其微生物群落的组成与U1367相似，这与U1365中富铁蒙脱石的存在是一致的和U1367。U1367和U1365底部的热通量表明导热率是传热的主要方法。虽然U1368上的热通量不是那么活跃，但是可以得出结论，此处传热的主要方法是岩层中流体的循环。这种差异与各个地区的地基年龄是一致的，因为相对较年轻的暖壳（例如U1368中的13.5 Ma壳），流体循环和传热通常要活跃得多，因此较冷树皮（例如，U1367区域的树皮为33.5 Ma，U1365区域的树皮为104 Ma）。科学家认为，地基的可居住性受热量和流体流量的控制，与地壳的主要结构相比，热量和流体的流量会随着时间的流逝而降低。此外，在玄武岩基础上富铁蒙脱石的形成似乎与较老的洋壳中的微生物种类有关。前面提到的对10x10微米切片的更详细检查显示，细胞密度范围为n x 3.3 x 10 9个细胞/ cm 3，其中n是在切片中找到的细胞数。因此，在样品U1365E-8R4和U1365E-12R2中，细胞的大约数目为5.0× 10 10和0.7× 10 10个细胞/ cm 3。在玄武岩和其他矿物之间的界面上，细胞的积累仅限于富含铁的蒙脱石。与最深沉积物中的细胞密度（〜10 2个细胞/ cm 3）相比，该界面内的细胞密度极高）位于U1365和U136714部分的玄武岩基础之上，并与从北大西洋地区的玄武岩基础（8 Ma）收集的低温液体（〜10 4个小室/ cm 3）进行了比较。
5号图像为了验证某种细胞密度的正确性，进行了拉曼光谱分析，这使人们能够从微生物-绿土簇中获得光谱（5号图像）。在U1367F-6R1，U1365E-8R4和U1365E-12R2中充满了具有高Mg和K含量的富铁蒙脱石的所有界面处均获得了光谱，但并非从具有富铁蒙脱石和高Fe的U1367F-6R1处获得了光谱。富含铁的蒙脱石中没有光谱，可能是由于其在大洋中脊附近的深水热液丘中形成的。绿土是一种细粒粘土矿物，具有较大的表面积，可吸附有机物。由于在玄武岩碱33和104 Ma中发现的优势微生物群落是异养的，因此与富含铁的蒙脱石有关的有机物可能有助于在玄武岩界面处保持较高的细胞密度。进行分析的蒙脱石样品所含有机碳比其他岩心部分高出22倍。这充分证实了与矿物相关的有机物刺激玄武岩界面处微生物的异养活性的理论。为了更详尽地了解这项研究的细微差别，我建议您研究一下科学家的报告和其他材料。结语
在这项工作中，科学家研究了不同钻探深度的海底样品，因此研究了不同年龄（104年，33.5年和1510万年）。结果证明样品富含微生物，在某些区域其密度约为0.7× 10 10细胞/ cm 3。细菌在如此缺乏吸引力的条件下生活的能力是由于它们周围的粘土矿物-蒙脱石。岩石中含有充满蒙脱石的裂缝，从而使细菌所需的营养富集。这项研究的结果不仅有助于揭示海床的某些秘密，而且还有助于创造新技术来揭示其他行星上的生命。研究人员自己说，他们的发现对于在火星上进行此类搜索可能是有用的，因为海洋底部的矿物成分可能类似于火星表面的矿物成分。研究人员打算继续他们的工作，但已经与NASA的代表组成一个团队。他们计划在从火星获得的岩石样本上测试他们的方法。谢谢大家的关注，保持好奇心，祝您工作愉快。:)一点广告：）
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