韩国揭开尘封30年“神秘”海洋微生物真面目

Published 05 Sep.2023 12:00(KST)

深海“清道夫”细菌 SAR202 首次在实验室培养成功
仁荷大学教授 Jo Jangcheon 团队研究成果于上个月22日刊登在《Nature Communications》
确认新的“纲”并完成基因分析

韩国研究团队首次在实验室中成功人工培养出一种能够在深海中分解多种有机物的微生物。

韩国研究财团5日表示，Inha大学教授 Jo Jangcheon 研究团队成功实现了在实验室中培养深海微生物群落中最多可占到30%的 SAR202 细菌，并完成了其基因组解读。

每1毫升（㎖）海水中大约栖息着一百万个微生物，它们通过介导碳和能量的循环来调节地球气候。自20世纪90年代以来，借助宏基因组分析，人类逐步揭示了海洋微生物的多样性，但由于大多数微生物无法在实验室中培养，其真实面貌一直难以掌握。

研究团队采集了西海海水，制备出可以培育微生物的培养基，在注入微生物细胞后，在不提供光照的条件下培养了一个月。结果，他们从西海样本中获得了24株 SAR202 菌株，并通过基因组分析获得了完整的基因组序列。该菌株早在20世纪90年代就通过对百慕大海域的宏基因组分析被发现存在，但其实体一直难以确认，是一种神秘微生物。宏基因组（metagenome）是指在不对生物进行培养的情况下，直接从环境中提取的核酸中所包含的全部基因组的总称。

研究团队确认，SAR202 细菌在实验室中大约每3天分裂一次，生长极为缓慢，一旦暴露在光照下就会停止生长并死亡。此外，它不具备普通细菌常见的鞭毛运动结构，而是拥有古菌（Archaea）特有的 archaella 运动装置相关基因，因此推测其从古菌那里获得了大量基因。研究还发现，该细菌的基因组中携带多种有机物分解相关基因，且在实验室条件下，确实能够利用岩藻糖、鼠李糖、岩藻酸等多种有机物进行生长。

据此，研究团队得出结论认为，SAR202 细菌很可能利用其基因组中存在的多种物质分解基因，在深海中发挥“清理”有机物的作用。研究团队将成功培养的 SAR202 细菌命名为“Lucifugimonas marina”，意为“厌光的海洋细菌”。同时，SAR202 细菌在生物分类体系中被归为一个新的目，新的目被命名为“Lucifugimonadales”。

Jo 教授表示：“世界各地的微生物学家长期以来一直希望确认 SAR202 细菌的真实面貌，我们在本国海域成功将其培养出来，为海洋微生物研究打开了突破口。今后将通过后续研究，逐一确认存在于 SAR202 细菌中的众多有机物分解基因的功能。”