根据发表在“科学”杂志上的一项新研究，生活在黑暗海洋深处的海洋细菌在全球碳循环中发挥了新的重要作用。

“黑暗的海洋” - 位于200米以下的所有东西 - 占海洋的90%。关于这个领域的微观生命以及它在将二氧化碳转化为细胞材料，蛋白质，碳水化合物和脂质方面的关键作用知之甚少。然后，这种新鲜生产的有机材料可以被其他海洋生物消耗，从而提高海洋的生产力。

大多数黑暗海洋碳被捕获在中层地区，该地区位于海洋表面以下200至1000米之间。执行该过程的微生物的身份和所涉及的能源仍然是一个很大的谜。通过分析来自该区域的海水样本中发现的基因组，Bigelow海洋科学实验室的科学家现在已经确定了一些最重要的贡献者 - 亚硝酸盐氧化细菌。

Bigelow实验室的博士后科学家Maria Pachiadaki说：“我们知道这些细菌存在并参与了全球碳循环，但它们的作用比科学家先前想象的要大得多。”

这些细菌从氮化合物的氧化中获得能量。它们占黑暗海洋中微生物细胞的不到5%，这使得科学家们大大低估了它们的贡献。这项研究表明，尽管它们的丰度相对较低，但亚硝酸盐氧化细菌每年在中层区域捕获超过1.1亿吨的二氧化碳。这与先前估计的整个黑暗海洋中捕获的总碳量相当。

该团队根据世界各地40个地点的海水样本中的遗传信息分析了微生物中层群落的组成。然后，他们使用单细胞基因组学工具对单个细胞进行完全测序，并根据其遗传蓝图检查其生物学。

“在基因组学技术之前，黑暗的海洋是一个黑盒子，因为来自这个环境的微生物拒绝在研究实验室中生长，”Bigelow实验室的高级研究科学家，单细胞基因组学中心主任Ramunas Stepanauskas说。“现在，使用由我们小组开发的现代工具，我们可以打开这个黑盒子，了解谁住在那里，他们在做什么，以及他们是如何做到的。”

该科学论文背后的研究始于努力在中层区域识别新的微观生物群。根据Pachiadaki的说法，在密切检查下，以前接受的关于黑暗海域碳捕获的解释似乎并不正确。古菌是一种在黑暗海洋中更为丰富的微生物群，在大部分工作中都得到了认可，但数学并没有增加。该团队着手发现这些身份不明的生物，这些生物是在广阔的黑暗海洋中捕获二氧化碳的真正拥护者。

该团队分析了近3,500个细菌和古细菌的基因组。当他们没有发现任何其他生物体具有捕获碳的代谢途径并且发生足够丰富时，他们开始仔细研究亚硝酸盐氧化细菌。

大约100个分析的基因组被鉴定为亚硝酸盐氧化细菌，该团队选择并完全测序了30种代表性生物的遗传信息。

“如果我们没有基因组数据，我们可能永远不会考虑研究这些细菌对碳循环的影响，”Pachiadaki说。

在整个项目过程中，最先进的基因组学技术继续快速发展，Bigelow实验室的单细胞基因组学中心增加了先进的技术，使研究人员能够估计细胞直径。突然间，科学家们可以看到亚硝酸盐氧化细菌比以前认为对黑暗海洋中大部分碳捕获负责的丰富的古菌大得多。