土壤能支持植物生长、存储水分,但它还有更多奥秘。最近,科学家发现鲜少被探索的深层土壤是一种全新微生物的家园,这些细菌以碳、氮为生,清理着从土壤表层冲刷下来的物质。
除了支持植物生长,土壤也协助水分存储渗透、调节地表水流以减少洪水风险,还培养对生态系统平衡至关重要的微生物群以促进养分循环;更重要的是,土壤也协助存储碳,减少大气二氧化碳浓度。
然而我们还未完全理解这片滋养大地的土壤。名为Critical Zone的区域自树梢向下延伸200米,囊括植物、土壤圈、地下水含水层等,负责调节土壤形成、水循环、养分循环等基本过程,对粮食生产、水质、生态系统健康度至关重要,其中,“深层土壤”至今仍是Critical Zone区域常被忽视的生态系统。
近日,密西根州立大学团队生物学家从美国爱荷华州、中国深21米的土壤样本中,都发现一个完全不同且相对丰富的细菌门,称为CSP1-3。
研究人员提取这些生活在深层土壤的微生物DNA,发现CSP1-3祖先数百万年前生活在水中(温泉和淡水),但演化过程至少经历1次栖息地重大转变,如今定居在土壤环境——最初在表层土壤,后来移至深层土壤。

CSP1-3微生物演化过程的栖息地变化。
多数人认为这些微生物像孢子或处于休眠状态,然而DNA检查结果表明这些微生物很活跃,它们不只是深层土壤环境的罕见成员,而是占据主导地位,只是生长缓慢以适应贫瘠的深层土壤环境。
大多数植物根系分布在表层土壤,雨水会迅速穿过此区,而深层土壤体积与面积都大得多,也保留更多水分,生活在此区域的CSP1-3微生物便以从表层土壤冲刷下来的碳、氮为生,同时像过滤杂质的清道夫一样帮助净化水源。
研究人员还不清楚CSP1-3微生物代谢污染物的能力,若能顺利在实验室培养确认,这些微小细菌或许可成为解决地球紧迫环境污染问题的大功臣。
新论文发表在《美国国家科学院院刊》。
(图片来源:密西根州立大学)