甲烷驱动深海海蜘蛛：表生甲烷氧化菌作为营养源的特殊共生关系揭示

这篇突破性研究首次揭示了深海甲烷渗漏区Sericosura属海蜘蛛与表生甲烷氧化菌（MMOx）的独特共生关系。通过δ13 C组织同位素分析、纳米二次离子质谱（nanoSIMS）和宏基因组测序，证实三种未描述的海蜘蛛物种通过"耕作"外骨骼上的甲基单胞菌科（Methylomonadaceae）、甲基噬菌科（Methylophagaceae）和甲基嗜酸菌科（Methylophilaceae）获取甲烷衍生碳，为化能合成生态系统提供了新的营养传递范式。

　　

Sericosura海蜘蛛在甲烷渗漏区的普遍存在
在加利福尼亚至阿拉斯加的东太平洋边缘甲烷渗漏区，研究者发现了三种未描述的Sericosura属海蜘蛛新种。这些节肢动物专性栖息于自生碳酸盐岩活跃渗漏区，雄性个体携带卵囊的特征尤为显著。COI基因测序显示它们与已知物种相似度仅91-93%，其中德尔马渗漏区单次考察就采集到33个个体，显示出该种群的特殊适应性。

海蜘蛛微生物组的甲基营养菌优势
16S rRNA测序和宏基因组分析揭示，海蜘蛛外骨骼上聚集着以甲烷氧化菌为主的特殊菌群。甲基单胞菌科（MMG-2分支）占微生物组的22-61%，其宏基因组组装基因组（MAGs）含有颗粒状甲烷单加氧酶（pmoCAB）和甲醇脱氢酶（xoxF）基因。甲基噬菌科（MMG-3）和甲基嗜酸菌科虽占比仅1-5.5%，但在所有采样点个体中稳定存在。值得注意的是，雄性携带的卵囊含有与成体相同的微生物组成，暗示可能的垂直传播机制。

显微技术验证表生菌群结构
荧光原位杂交（FISH）采用MTC850和MTMC701探针，确认了甲基单胞菌科在外骨骼的聚集。扫描电镜（SEM）观察到1μm大小的卵圆形细胞呈"火山状"规则排列（间距13±4μm），被胞外聚合物（EPS）包裹。透射电镜（TEM）更显示出典型的甲烷氧化菌胞内层状膜结构。部分菌群聚集呈现被破坏状态，与宿主可能的摄食行为相符。

同位素标记实验证实碳同化
原位标本组织δ¹³
C值低至-45‰，显著低于典型捕食者。活体实验中，¹³
CH₄
和¹³
CH₃
OH孵育分别使组织δ¹³
C值升至+448‰和+247‰，而对照组两栖动物无此富集。纳米二次离子质谱（nanoSIMS）显示：

1. 消化组织¹³
   C富集达自然丰度的1.4倍（P=0.0272）
2. 表生菌群¹³
   C富集高达12倍
3. EPS层也呈现9倍富集，暗示菌群间碳共享
   溶解无机碳（DIC）分析证实了甲烷向CO₂
   的转化（161μM HCO₃
   ^-
   生成）。

生态与进化意义
该研究首次在节肢动物门中发现了甲烷衍生碳的直接利用：

1. 拓展了已知依赖C1化合物的动物类群
2. 揭示了甲基单胞菌科-甲基噬菌科-甲基嗜酸菌科的三元代谢网络
3. 提出"自我耕作"假说：海蜘蛛可能利用灵活口器摄食外骨骼菌群
4. 62.5m²
   微型生态系统中存在特殊营养通道
   与热液管栖蠕虫等相比，这种外共生模式为化能合成生态系统提供了新的能量传递范式，对理解深海碳循环具有启示意义。