近日，深圳大學(xué)高等研究院李猛教授課題組在《The ISME Journal》（影響因子：9.18，中科院一區(qū)）發(fā)表了題為“Subgroup level differences of physiological activities in marine Lokiarchaeota”的研究論文。該論文結(jié)合同位素標(biāo)記技術(shù)和組學(xué)技術(shù)對(duì)洛基古菌（Lokiarchaeota）不同亞組的代謝差異進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。該工作由德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)、深圳大學(xué)和香港大學(xué)合作完成。德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)Michael W. Friedrich教授和深圳大學(xué)高等研究院李猛教授為論文共同通訊作者，尹修然博士（不來(lái)梅大學(xué)）和蔡銘偉博士（深圳大學(xué)）為共同第一作者。
阿斯加德古菌是2017年新確立的古菌超級(jí)門(mén)，包含多個(gè)古菌門(mén)。由于阿斯加德古菌的基因組中含有大量與真核生物相似的功能基因，且在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中與真核生物聚在同一分支，因此它們被認(rèn)為是真核生物的祖先并受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。洛基古菌門(mén)是阿斯加德古菌的一個(gè)代表性分支，廣泛存在于海底沉積物環(huán)境中。宏基因組學(xué)研究表明，洛基古菌可能利用無(wú)機(jī)碳，脂肪酸，碳水化合物，多肽或氨基酸等作為碳源或能源；且在代謝的同時(shí)，有可能產(chǎn)生乙酸鹽。然而，我們對(duì)洛基古菌不同亞組間的代謝活性和它們?cè)诔练e物環(huán)境的生態(tài)位的認(rèn)識(shí)比較匱乏。
圖1.穩(wěn)定性同位素標(biāo)記下不同密度基質(zhì)中洛基古菌各亞組OTU的相對(duì)豐度。
圖2不同亞組洛基古菌的關(guān)鍵功能基因和代謝途徑。
本研究中，作者通過(guò)對(duì)近岸沉積物富集培養(yǎng)，利用常見(jiàn)有機(jī)聚合物，同位素標(biāo)記的無(wú)機(jī)碳、發(fā)酵中間產(chǎn)物及蛋白質(zhì)來(lái)追蹤研究他們的活性。研究發(fā)現(xiàn)，洛基古菌亞組Loki-3參與降解木質(zhì)素和腐殖酸的同時(shí)吸收CO2，且能異養(yǎng)利用乳酸作為碳源和能源；而亞組Loki-2利用蛋白質(zhì)和無(wú)機(jī)碳作為碳源和能源，參與富集培養(yǎng)液中細(xì)菌生物質(zhì)的降解（圖1）。同時(shí)，宏基因組分析結(jié)果支持了Loki-3參與乳酸和芳香族聚合物降解；相比之下，全球分布較少的Loki-2基因組顯示只依賴(lài)于蛋白質(zhì)降解（圖2）。總的來(lái)說(shuō)，雖然不同亞組的洛基古菌共享部分基因序列，但它們的代謝活性存在顯著差異，表明它們?cè)诔练e物環(huán)境中的生態(tài)位和生態(tài)功能也不盡相同。
該研究得到德國(guó)研究協(xié)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金委、深圳市科創(chuàng)委和廣東省教育廳等支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41396-020-00818-5
（高等研究院 供稿）
