大事記11:解析氣候變遷 研究：深海古菌可能是關鍵

03133044化二韓欣芸

解析氣候變遷 研究：深海古菌可能是關鍵

資料來源：環境資訊中心，本報2016年5月13日綜合外電報導，姜唯編譯；蔡麗伶審校

提到氣候變遷，一般人多會聯想到北極熊。但科學家發現，事實上，深海微生物對地球碳循環的影響可能遠大於北極熊，對氣候的影響也遠超乎我們的想像。

6日發表於《Science Advances》期刊的一篇研究發現，海床細菌和古菌（一種看起來很像細菌，但是基因與生化特性與細菌不同的微生物）對氣候非常敏感。他們的棲地覆蓋65%的地球表面，佔生物圈一大部分，對於調節深海中的碳相當重要，而深海中的碳影響著氣候的長期變化。

研究中的海床微生物堆積在深海海床表面15公分的範圍，這個範圍的微生物是深海海水和海床深層微生物的數百萬倍。這些海床微生物以生活在上層海水的生物排泄物和遺體為食。

研究人員在北大西洋和地中海多個地點，深度400公尺至5570公尺、不同溫度的海床，蒐集了228件的樣本。他們用兩種不同的DNA鑑定技術－酶聯熒光原位雜交（catalyzed reporter deposition fluorescence in situ hybridization，CARD-FISH）和定量聚合酶連鎖反應（quantitative polymerase chain reaction，qPCR）測量微生物族群，發現微生物數量隨著深海水變暖而減少。

研究主要作者Antonio Dell' Anno說：「這和深海海水越溫暖，來自上層的有機碳越少有關。」此外，隨著微生物環境變暖，代謝率也變快，需要更多食物才能生存，因此食物來源減少，微生物就更少了。

研究也發現，海床生物中古菌的比例為11%至31％，遠多於過去所想的6%，而且大部分古菌屬於一種對溫度敏感的子群，叫做「海水子群古菌」。

幾年前，芝加哥大學學者阿徹（David Archer）提出見解認為，曾有對溫度敏感的不明二氧化碳回饋增強了冰河時期的冷暖週期。阿徹認為與海水有關，但至今仍不甚清楚。對此Dell’Anno表示，「我們還不清楚溫度變化如何影響食物鏈生物之間的互動，也還不能說原核生物是否會強化或削弱氣候變遷的強度，但很可能是影響海洋對氣候變遷回饋的關鍵。」

為了進一步找出答案，研究團隊現在計劃將研究結果整進新的氣候模型，但要完全瞭解微生物對全球氣候的影響，仍需要數年的時間。

心得：

      因為本身正在修微生物學的課程，所以知道其實古菌在了地球上碳、氮、硫的循環系統佔據了很重要的角色。

例如在碳循環中，製造甲烷的古菌（產甲烷菌）可以移除多餘的氫，將氫氣經過化學反應變成甲烷，還能在有機化合物的缺氧分解中扮演著分解者的角色，使這些古菌得以在沉積物和沼澤等缺氧環境中存活，因此，也可以被利用於污水處理的應用。
由於產甲烷菌為大氣中甲烷的主要來源，它們所排放的甲烷因而加速了全球的溫室氣體排放與全球暖化效應。透過研究數據顯示，甲烷的全球變暖潛能值為29，這說明甲烷可以在一百年內吸收比二氧化碳多29倍的熱量，當一切影響化成數字來看，古菌對於生態系統的影響不容小覷，而這將會是未來十年科學界爭相研究的目標。