近日，深圳大學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）發表了題為“Subgroup level differences of physiological activities in marine Lokiarchaeota”的研究論文。該論文結合同位素標記技術和組學技術對洛基古菌（Lokiarchaeota）不同亞組的代謝差異進行了分析和驗證。該工作由德國不來梅大學、深圳大學和香港大學合作完成。德國不來梅大學Michael W. Friedrich教授和深圳大學高等研究院李猛教授為論文共同通訊作者，尹修然博士（不來梅大學）和蔡銘偉博士（深圳大學）為共同第一作者。
阿斯加德古菌是2017年新確立的古菌超級門，包含多個古菌門。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，且在系統發育樹中與真核生物聚在同一分支，因此它們被認為是真核生物的祖先并受到了科學界的廣泛關注。洛基古菌門是阿斯加德古菌的一個代表性分支，廣泛存在于海底沉積物環境中。宏基因組學研究表明，洛基古菌可能利用無機碳，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，有可能產生乙酸鹽。然而，我們對洛基古菌不同亞組間的代謝活性和它們在沉積物環境的生態位的認識比較匱乏。
圖1.穩定性同位素標記下不同密度基質中洛基古菌各亞組OTU的相對豐度。
圖2不同亞組洛基古菌的關鍵功能基因和代謝途徑。
本研究中，作者通過對近岸沉積物富集培養，利用常見有機聚合物，同位素標記的無機碳、發酵中間產物及蛋白質來追蹤研究他們的活性。研究發現，洛基古菌亞組Loki-3參與降解木質素和腐殖酸的同時吸收CO2，且能異養利用乳酸作為碳源和能源；而亞組Loki-2利用蛋白質和無機碳作為碳源和能源，參與富集培養液中細菌生物質的降解（圖1）。同時，宏基因組分析結果支持了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基因組顯示只依賴于蛋白質降解（圖2）。總的來說，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，表明它們在沉積物環境中的生態位和生態功能也不盡相同。
該研究得到德國研究協會、國家自然科學基金委、深圳市科創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）
