在黑暗的深海水域中發生的事情比你想象的要多：不計其數的看不見的微生物在水體中過著它們的日常生活。如今，在一項新的研究中，來自南丹麥大學等研究機構的研究人員發現，其中的一些微生物以一種意想不到的方式產生氧氣。相關研究結果發表在2022年1月7日的Science期刊上，論文標題為“Oxygen and nitrogen production by an ammonia-oxidizing archaeon”。論文通訊作者為南丹麥大學生物學系助理教授Beate Kraft。
氧氣對地球上的生命至關重要，主要由植物、藻類和藍細菌透過光合作用產生。已知有少數微生物可以在沒有陽光的情況下製造氧氣，但到目前為止，人們只在非常特定的棲息地發現了數量非常有限的微生物。海洋中有活的微生物Nitrosopumilus maritimus（海洋氨氧化古菌）和它的表親。
呆在黑暗中的幽靈生物
Kraft說，“這些傢伙在海洋中真的很豐富，它們在氮氣迴圈中發揮著重要作用。為此它們需要氧氣，所以長期以來一直存在一個難題，即為何它們在沒有氧氣的水域也非常豐富。我們認為，它們只是呆在那裡，沒有任何功能；它們一定是某種幽靈細胞。”
論文共同作者、Don Canfield說，然而，這其中有一些令人費解的地方：“這些微生物是如此普遍，一桶海水中每五個細胞就有一個是它們”。因此，這些作者開始感到好奇；它們在缺氧的水中會不會有什麼功能？
它們自己製造氧氣
Kraft決定在實驗室裡測試它們。“我們想看看如果它們耗盡了氧氣會發生什麼，就像它們從富氧水域轉移到缺氧水域時那樣。它們會存活嗎？”
Canfield說，“我們看到它們如何耗盡水中的所有氧氣，然後令我們驚訝的是，在幾分鐘內，氧氣水平又開始增加。這是非常令人興奮的。”
對我和我的朋友來說足夠了
這些作者證實海洋氨氧化古菌能夠在黑暗環境中製造氧氣。雖然製造的氧氣不多---根本沒有多到會影響地球上的氧氣水平，但足以維持它們自己的生存。
Kraft解釋說，“如果它們產生的氧氣比它們自己需要的多一點，它將很快被它們附近的其他生物所攝取，所以這些氧氣將永遠不會離開海洋。”但是，這些極其豐富的產氧微生物對它們所處的環境有什麼影響？
新的海洋考察
科學家們已知道氨氧化古菌是微生物，它們維持著全球的氮迴圈，但他們並不清楚它們的全部能力。
在這種新發現的產氧途徑中，海洋氨氧化古菌將氧氣產生與氣態氮的產生偶聯起來。透過這樣做，它們從環境中去除生物可用的氮。
Kraft說，“如果這種生活方式在海洋中廣泛存在，這無疑迫使我們重新思考我們目前對海洋氮迴圈的理解。我的下一步是調查我們在世界各地不同海洋點的缺氧水域的實驗室培養物中看到的現象。”
她的研究團隊已經在丹麥的Mariager Fjord採集了樣本，下一站是墨西哥和哥斯大黎加附近的水域。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
Beate Kraft et al. Oxygen and nitrogen production by an ammonia-oxidizing archaeon. Science, 2022, doi:10.1126/science.abe6733.
