海洋奇古菌门：海洋生物地球化学循环的一把锁钥 - 海洋地球化学循环

有关奇古菌门的重大发现时间轴 | 微生物学报, 2022, 62(12): 4628–4645

Woese 等在 1977 年提出古菌域时，古菌仅由泉古菌门 (Crenarchaeota) 和广古菌门(Euryarchaeota) 2个门类组成，前者主要包括在热泉中发现的嗜热类群，而后者则以嗜盐古菌和厌氧的产甲烷古菌为主要代表。由于这些微生物的生存环境与早期地球环境类似，因此得名古菌，且古菌一直被认为只生存于类似极端环境中。1992 年，古菌所属 16S rRNA 基因序列在近岸和深海水体中的发现颠覆了上述认知，使人们意识到古菌的物种多样性远超以往所知。这些从有氧、温度适中的海水中发现的古菌序列在进化树上形成了 2 个单系进化分支，代表了一个新的古菌门，即奇古菌门(Thaumarchaeota)。

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奇古菌 nirK 基因系统发育树 | 微生物学报, 2015, 55(3) : 351-357

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奇古菌门是全球海洋中的重要微生物类群，在海洋原核浮游生物中的比例可达20%–40%。作为一类化能无机自养微生物，奇古菌门成员可通过氧化氨获得能量，实现不依赖光照的无机碳固定，在碳、氮等元素的地球化学循环中起关键作用。奇古菌门是海洋中氨氧化反应的主要执行者，其化能合成的有机质是海洋特别是深海环境中微生物的重要能量来源。随着研究的深入，奇古菌门异养代谢的揭示、不具氨氧化能力类群在深海中的发现，以及最新报道的奇古菌门在厌氧条件下介导氧气、氧化亚氮和氮气的产生等关于其生理代谢特性的认知在不断拓展。这些研究揭示了奇古菌门参与海洋生物地球化学循环和气候变化调节的新机制，为围绕该类群的深入探究和培养提供了新的思路和方向。

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基于 226 个 SSU rRNA 和 LSU rRNA 基因的细菌和古菌系统发育关系示意图 | 微生物学报, 2012, 52(4) : 411- 421

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目前对海洋奇古菌门(MGI)的研究仍存在着许多重要问题，需要更多更细致的工作。比如，我们需进一步聚焦 MGI的生理代谢特征，以增进对其驱动的生物地球化学循环的理解；需继续阐明其遗传基础和分子机制；需更多关注海洋沉积物中的 MGI 类群，进一步扩充其系统发育多样性，深化对该类群生理代谢和生态功能的认知；需解析高阶层次的涉及 MGI 的物种互作和代谢交流，深入理解该类群的生态角色和环境效应。此外，进一步从不同环境中获得更多的纯培养菌株迫在眉睫。

关于奇古菌的最新研究进展，请查阅：

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海洋奇古菌门认知的拓展：从新类群到新功能

刘吉文, 刘姣, 黄付燕, 任高杨, 张晓华. 海洋奇古菌门认知的拓展：从新类群到新功能[J]. 微生物学报, 2022, 62(12): 4628-4645.

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奇古菌亚硝酸盐还原酶基因相似基因的多样性

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黄晓燕, 罗剑飞, 赵丹丹, 林炜铁.奇古菌亚硝酸盐还原酶基因相似基因的多样性[J]. 微生物学报, 2015, 55(3): 351-357.

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文稿：刘若非

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