近日，EON体育4深部生命國際研究中心團隊在國際權威期刊Science Advances 雜誌上發表了題為 “Taxonomic and carbon metabolic diversification of Bathyarchaeia during its coevolution history with the early Earth surface environment” 的研究論文。該研究通過深入分析深古菌的系統分類😀、代謝特征和演化歷史🙍‍♀️，修訂更新了現有的深古菌物種分類體系，探究了不同深古菌類群的生態地理分布和代謝潛能的差異；並通過分子鐘定年方法揭示了深古菌與早期地球的協同演化歷史🧧。本論文為研究生命-地球的共演化歷史提供了一個極佳的範例🙇‍♀️，為進一步揭示深古菌地球化學功能和演化提供了科學研究框架😅。EON体育4海洋EON4王風平教授和EON体育4平台王寅炤長聘教軌副教授為論文共同通訊作者，EON体育4平台博士生侯佳林為本文第一作者。海洋EON4碩士生朱鵬斐、博士生楊娜、博士後梁樂文，EON体育4平台博士後余甜甜和牛明楊，加拿大阿爾伯塔大學Kurt Konhauser教授和澳大利亞昆士蘭理工大學Ben J. Woodcroft 研究員為本文合作作者。

深古菌（Bathyarchaeia）是現代地球上豐度最高的微生物類群之一⛲️🖕🏻，推測在地球元素循環過程中發揮著重要功能。然而由於難以培養等問題⛹🏿‍♀️，目前對於深古菌的系統分類仍然較為混亂👩🏼‍✈️，對其生態地理分布🪱、代謝功能🥴、起源和演化歷史尚缺乏系統研究。

上海交大海洋地質微生物研究團隊長期致力於古菌的生物地質學和地球化學功能研究🦂，在以“深古菌”為代表的古菌研究中取得了一系列創新性成果🥞，如提出並命名“深古菌”作為一支獨立的門水平分類單元（Meng et al., ISME J 2014），揭示部分深古菌類群獨特的自養產乙酸代謝能力（He et al., Nat Microbiol 2016）🏂🏿💆🏻，首次發現深古菌具有厭氧木質素降解潛能（Yu et al., PNAS 2018）等。

圖1 新提出的深古菌物種分類系統（不同顏色表示不同目分類單元）

在這些長期研究基礎上，本研究首先通過構建迄今為止最為全面的深古菌基因組數據集，修訂並更新了現有的深古菌物種分類系統，將深古菌分為8個目水平分類單元，並分別以中國傳統經典神話人物形象對其命名（如圖1所示，8個深古菌目分別命名為畢方目🎊、金烏目🤽‍♀️、玄武目🚞、媽祖目、後土目、無支祁目👪、朱雀目和白澤目）👨🏻‍🦱🪣。基於該新提出的物種分類系統，深入分析了深古菌在不同現代地球環境的生態地理分布，發現除海洋沉積物以外，現代陸地和地熱（熱泉和熱液）生態系統中也同樣棲息著多樣的深古菌物種🤫，且不同深古菌類群具有明顯的物種特異性環境分布特征🐦🧛🏿‍♂️。進一步的代謝分析表明部分深古菌類群很可能在深部生物圈的一碳化合物循環和黑暗碳固定過程中扮演著之前被忽視的重要角色。

在新提出的系統分類基礎上✥🤸🏽‍♂️，本研究通過分子鐘定年的方法對深古菌起源和演化歷史開展了研究🙆🏽‍♂️🥋。結果顯示深古菌的共同祖先大約起源於33億年前，與太古代原始地球大陸首次露出海平面的時間接近。隨後深古菌的主要類群大約在30至25億以及18億年前發生了多次大規模的物種分化🧛‍♂️，分別對應板塊運動的起始🤜🏻🏌🏻‍♂️、大陸擴張以及全球海底火山噴發事件發生的地質歷史時期，表明深古菌的起源和演化很可能受到原始地球板塊運動的驅動和影響。值得註意的是😛，木質素降解深古菌類群起源於大約3億年前👩‍🚀，與同期出現的白腐菌和食木甲蟲很可能是石炭紀末期全球碳埋藏速率和煤炭儲量驟降的原因之一😍。

本研究在地質歷史時間尺度對深古菌在全球碳循環過程中的生態效應進行了拓展，使EON体育4平台認識到微生物在早期地球表層環境改造以及宜居性的提升中發揮著至關重要的作用，為今後更加深入地探究微生物與地球系統之間的協同演化以及早期生命起源提供了新的思路和方向。

圖2 木質素降解深古菌類群、白腐菌和食木甲蟲的起源時間與石炭紀末期的碳埋藏速率

本研究得到了國家自然科學基金（41921006, 92251303, 92051116, 42272354）的資助，同時得到深部生命國際研究中心（IC-DLI）的重要支持👩🏼‍🚒。

論文鏈接🧑‍💻：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adf5069