来自“Lucky Strike”热液区的富含铁的菌垫的宏基因组学研究，揭示了其代谢的多样性

《Environmental Microbiome》：Metagenomic insights into the metabolic versatility in iron-rich mats of the lucky strike hydrothermal field

　　

摘要

背景

来自Lucky Strike热液场的富铁微生物垫是地球化学能源与碳循环之间的关键界面。虽然先前的研究已经探讨了这些微生物垫的分类多样性，但它们的功能多样性和代谢潜力仍知之甚少。本研究的重点是碳固定和铁氧化过程，通过宏基因组测序和对四种不同富铁微生物垫（CAP、NTE、LL、Y3）中的微生物群落进行代谢途径分析来探讨这些方面的问题。

结果

共重建了1,765个中等至高质量的宏基因组，涵盖了85个门和739个科。有28个科在所有站点中都存在，其中包括来自Mariprofundales目下的两个铁氧化细菌科。一些特定于某一站点的科被重点研究，例如Y3中的Methanocomedenaceae科以及LL中的Planctomycetota门成员。

β多样性分析显示不同站点之间存在差异，CAP和NTE的物种分类相似度较高，而Y3和尤其是LL的微生物群落则明显不同。基于距离的冗余分析强调了铁的可用性和基质类型在塑造不同站点微生物群落中的关键作用。

功能分析显示不同站点之间存在明显的聚类现象，这种差异主要与自养途径、甲烷氧化和厌氧呼吸有关。潜在代谢途径的预测表明，无机碳固定途径在不同站点之间存在显著差异。甲烷氧化作用主要由Methanocomedenaceae和Methylomonadaceae科介导，在Y3站点最为明显。在金属氧化途径中，铁氧化成为所有站点中最主要的能量来源。在纲的层面上，Gammaproteobacteria和Alphaproteobacteria的贡献占主导地位，但在Y3站点中Zetaproteobacteria的贡献也相当。在科的层面上，Mariprofundaceae被确认为所有站点中普遍存在的贡献者。共有65个Zetaproteobacteria宏基因组（MAGs）被重建，其中大多数含有来自第1簇的基因。此外，3个Ghiorsea MAGs含有基因簇。

结论

本研究强调了LSHF富铁微生物垫的功能特异性，这是由特定站点的水热和矿物学条件驱动的。不同站点观察到的独特代谢途径和分类多样性反映了当地环境因素的影响。自养、甲烷氧化和异养代谢方式的共存凸显了这些微生物群落的生态多样性，以及它们对这些深海富铁生态系统中碳和铁循环的重要贡献。