地球上有約五分之一的生物藏身地下，但人們對地下生物王國知之甚少。美國科學家日前在科羅拉多州發現了新的龐大地下微生物種群，超過2500種，涵蓋47個新的門類。科學家並對這些微生物進行了基因定序。
美國能源部的勞倫斯柏克萊國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大學柏克萊分校（UC Berkeley）的研究人員日前在英國《自然．通訊》（Nature Communications）期刊網路版上報告說，他們在科羅拉多州小鎮來弗（Rifle）附近一個地下蓄水層採集了沉積物和地下水樣本，對從中發現的2500多種微生物進行基因體（genome）重建。
研究人員獲得的微生物基因體涵蓋了近80%所有已知細菌門類。在同一地點發現如此豐富的微生物令人震驚。除此之外，研究人員還發現了47個新的門級（phylum-level）細菌種群，加上去年發現的35個，使已知的細菌門類數量又增加了一倍。他們因此重新繪製了用於描述物種演化的「生命樹」。
研究還發現地下微生物之間的高度相互依存關係，並進一步瞭解地下微生物如何參與碳循環、氮循環、氫循環等地球上的重要循環。這些循環對地球上的大氣和生命非常重要，瞭解它們有助於在氣候模擬等預測性模型中更準確地反映這類循環。
研究人員觀察到，微生物群落中存在一種「代謝切換」（metabolic handoff）現象，即一種微生物的代謝產物成為另一種微生物的食物。上述的物質循環正是由代謝切換推動，這需要微生物之間高度的相互依存來實現。此外，大多數微生物都不能獨自降解一種化合物，還需要微生物之間的「團隊配合」。
以地下水中的硝酸鹽為例，微生物可以把硝酸鹽還原為無害的氮氣。這一反硝化作用分4個步驟進行，其中第3步會產生溫室氣體一氧化二氮（N2O）。如果參與第4步的微生物不活躍，沒有接受一氧化二氮的代謝切換，那麼反硝化作用失敗，溫室氣體就會進入大氣中。
勞倫斯柏克萊實驗室大氣與生態系統科學部高級科學家、加州大學柏克萊分校地球與行星科學系教授班菲爾德（Jillian Banfield）說，高度的微生物多樣性和經由代謝切換產生的相互關聯，很可能造就了生態系統的豐富多樣性。
