深入探索：红海哈蒂巴山新发现的热液喷口中的真菌多样性

《Frontiers in Marine Science》：Diving into the deep: fungal diversity in the newly discovered hydrothermal vents of Hatiba Mons, Red Sea

本研究首次对红海裂谷哈蒂巴蒙斯热液喷口的真菌群落进行系统调查，采集了 crusts、sediments 和 microbial mats 的38个子样本，通过ITS rRNA测序和功能预测，揭示了真菌多样性的空间分布特征及生态功能。结果显示， Basidiomycota 和 Ascomycota 是优势门类， crust 样本真菌多样性最高，功能以腐生为主，但部分样本显示共生或病原特性。该研究为极端环境下真菌生态学提供了新证据，并指出其潜在生物技术应用价值。

　　在地球的极端环境中，海底热液喷口一直被视为研究微生物多样性的关键区域。这些喷口通常具有高温、高盐度以及显著的化学梯度，为特化的微生物群落提供了独特的生存条件。尽管细菌和古菌在这些生态系统中的研究已较为深入，但真菌的多样性及其生态功能却仍然鲜有报道。最近在红海裂谷中发现的Hatiba Mons热液喷口系统，为探索此类极端环境中的真菌群落提供了前所未有的机会。该区域的特殊性在于其高盐度（约40‰，高于全球平均35‰）和温暖的底部水温（21.7°C），以及喷口流体中富含铁和锰等金属元素，这些条件共同构成了一个高度特殊的生态环境，可能筛选出高度特化的极端耐受真菌。

本研究通过对Hatiba Mons五个活跃喷口站点的微生物垫、沉积物和热液岩层样本进行高通量测序，首次系统地揭示了该系统中真菌的多样性。研究共采集了38个子样本，采用远程操作车（ROV）在2022年5月的KRSE Aegaeo RV科考任务中完成。所有样本均经过严格的无菌操作，以减少潜在的污染。DNA提取使用了DNeasy PowerMax Soil Kit试剂盒，并通过Illumina MiSeq平台对ITS rRNA基因区域进行了测序。数据处理则借助QIIME2和UNITE数据库进行序列分析和分类，最终在R语言中使用phyloseq包完成了进一步的统计分析。

研究结果显示，真菌群落的组成在不同样本类型之间存在显著差异，这一发现通过主坐标分析（PCoA）得到了验证，并由PERMANOVA进一步支持。真菌群落主要由子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和接合菌门（Chytridiomycota）组成。功能性预测则利用FUNGuild工具，揭示了这些真菌可能扮演的生态角色，包括分解者、共生者和病原体等。这些功能的多样性表明，真菌在热液喷口生态系统中可能发挥着关键作用，不仅参与有机物的降解，还可能影响金属循环和生物地球化学过程。

在分类层面，研究发现不同样本类型的真菌群落呈现出显著的差异。例如，Field 8的热液岩层样本中出现了更多样化的门级分类，包括壶菌门（Mucoromycota）和毛霉门（Zoopagomycota），而这些门在其他海洋热液喷口系统中鲜有报道。这表明Hatiba Mons的特殊环境可能促进了某些真菌类群的生存和繁衍。此外，微生物垫样本中观察到较高的Agaricomycetes类群丰度，这与已知的陆地真菌相似，暗示某些真菌可能通过孢子或其他形式在深海环境中长期存活。然而，这种分布也可能受到污染的影响，因此需要进一步验证这些结果的生态相关性。

在功能分析方面，研究发现真菌群落中约50%的序列未被FUNGuild明确归类到特定的生态功能中，这反映了深海生态系统中真菌功能研究的局限性。尽管如此，对于已归类的真菌，研究显示分解者占据了主导地位，这表明真菌在有机物的分解和循环中可能扮演重要角色。同时，某些真菌类群可能与化学自养原核生物或固着无脊椎动物形成共生关系，从而促进营养物质的交换和微生物网络的稳定性。

研究还发现，真菌的多样性在不同样本类型之间存在显著差异。例如，Field 8的热液岩层样本显示出最高的真菌丰富度和均匀度，这可能与其富含微量元素和矿物梯度有关。相比之下，微生物垫和沉积物样本则表现出较为相似的多样性模式，这可能与它们在环境条件上的相似性有关。这些结果表明，热液喷口的结构复杂性和矿物组成可能对真菌群落的形成和分布产生重要影响。

此外，研究还指出，由于目前对深海生态系统中真菌的了解仍然有限，许多真菌类群的功能尚未被充分揭示。因此，未来的研究需要结合多种方法，包括宏基因组学、代谢组学和培养技术，以更全面地解析这些真菌的分类和功能多样性。同时，由于当前使用的ITS1F/ITS2引物对在某些早期分化的真菌类群（如接合菌门）上存在局限性，未来的研究应考虑采用多标记策略或宏基因组测序方法，以提高分类的准确性。

本研究的结果不仅扩展了我们对海洋热液喷口真菌生态学的认识，还强调了在深海微生物研究中纳入真菌的重要性。这些发现为理解极端环境下的生物地球化学过程提供了新的视角，并揭示了深海真菌可能在有机物降解、金属循环以及与原核生物的相互作用中的潜在作用。此外，某些未被分类的真菌类群可能具有独特的代谢途径，为生物技术应用提供了新的研究方向，例如开发耐高温、耐金属的酶和生物催化剂。这些结果表明，深海热液喷口不仅是研究极端环境微生物多样性的理想场所，还可能成为发现新型生物活性化合物的宝库。