冷泉，深海氮流失的隐藏热点

冷泉是一种特殊的深海环境，主要位于大陆坡和俯冲带，富含硫化氢和碳氢化合物的地下流体从海床中渗出，此区域形成了一个独特的生态系统，其中生活着各种特殊生物。最近，一项新的研究这些冷泉环境是氮流失的主要热点，氮流失过程是由多种微生物群落驱动的。

冷泉中的氮循环

氮是所有生物体中的重要元素，也是海洋生态系统中的关键营养物质。在海洋沉积物中，造成氮损失的两个主要微生物过程是反硝化作用和厌氧氨氧化，反硝化作用和厌氧氨氧化作用对氮损失的相对贡献在不同的水深中会有所不同，在水深1000米以内的区域，反硝化作用通常占氮损失的80%以上，而在水深大于1000米的更深区域，厌氧氨氧化作用成为一个关键过程，对沉积物中氮转化贡献率高达50%。

冷泉是深海一个独特区域，高压、低温以及甲烷和硫化氢等独特化合物的存在。虽然微生物反硝化和厌氧氨氧化在氮循环中发挥着关键作用，但由于冷泉与其他海洋区域不同，这些过程在平衡冷泉地点氮预算方面的确切贡献仍不清楚。

新的研究发现

中国科学院海洋研究所深海研究中心引导的一项研究，为了探究泉环境中的氮损失过程及其微生物群落多样性，反硝化菌和厌氧氨氧化细菌在冷泉氮损失中的贡献，研究人员通过多种方法对冷泉中的氮损失过程进行了全面分析。

研究人员采集来自三个冷泉站点的359个沉积物样品，进行了地球化学测量，检测了孔隙水中的氮、硫和金属离子浓度，随后通过15N稳定同位素示踪实验，测定了反硝化和厌氧氨氧化的速率。此外，研究还结合了宏基因组学、宏转录组学和三维蛋白质结构模拟，分析了冷泉沉积物中与氮损失相关的基因及其表达情况。

研究发现，与典型的深海沉积物相比，冷泉沉积物中的氮损失速率显著更高，表面沉积物的氮损失通量估计为4.96-7.63TgNyr-1，占全球海洋沉积物氮损失的1.65-2.54%。在冷泉沉积物中，氮损失相关基因（如nosZ、nod、hzsA）的丰度较高，表明这些过程在冷泉环境中非常活跃。

通过分析宏基因组组装基因组，将一氧化二氮还原剂扩展了三个门，将一氧化二氮歧化生物扩展了一个门和两个目，将厌氧氨氧化细菌扩展了十个门，扩展了已知的氮损失微生物多样性。

研究表明，尽管冷泉只占全球海洋面积的很小一部分，但其对全球氮循环的贡献不可忽视，且由多个门类微生物驱动，此前关于冷泉氮循环可能被低估。

思考

这些细菌是否存在于其他极端环境中，例如热液喷口或深海海沟？它们如何与微生物群落的其他成员相互作用，这些相互作用如何影响更广泛的氮循环？

参考文献：Qiuyun Jiang, Lei Cao, Yingchun Han, Shengjie Li, Rui Zhao, Xiaoli Zhang, S. Emil Ruff, Zhuoming Zhao, Jiaxue Peng, Jing Liao, Baoli Zhu, Minxiao Wang, Xianbiao Lin & Xiyang Dong，Cold seeps are potential hotspots of deep-sea nitrogen loss driven by microorganisms across 21 phyla. doi.s41467-025-56774-1