近日，深圳大学高等研究院李猛教授课题组在《The ISME Journal》（影响因子：9.18，中科院一区）发表了题为“Subgroup level differences of physiological activities in marine Lokiarchaeota” 的研究论文。该论文结合同位素标记技术和组学技术对洛基古菌（Lokiarchaeota）不同亚组的代谢差异进行了分析和验证。该工作由德国不来梅大学、深圳大学和香港大学合作完成。德国不来梅大学Michael W. Friedrich教授和深圳大学高等研究院李猛教授为论文共同通讯作者，尹修然博士（不来梅大学）和蔡铭伟博士（深圳大学）为共同第一作者。

阿斯加德古菌是2017年新确立的古菌超级门，包含多个古菌门。由于阿斯加德古菌的基因组中含有大量与真核生物相似的功能基因，且在系统发育树中与真核生物聚在同一分支，因此它们被认为是真核生物的祖先并受到了科学界的广泛关注。洛基古菌门是阿斯加德古菌的一个代表性分支，广泛存在于海底沉积物环境中。宏基因组学研究表明，洛基古菌可能利用无机碳，脂肪酸，碳水化合物，多肽或氨基酸等作为碳源或能源；且在代谢的同时，有可能产生乙酸盐。然而，我们对洛基古菌不同亚组间的代谢活性和它们在沉积物环境的生态位的认识比较匮乏。

图1. 稳定性同位素标记下不同密度基质中洛基古菌各亚组OTU的相对丰度。

图2. 不同亚组洛基古菌的关键功能基因和代谢途径。

本研究中，作者通过对近岸沉积物富集培养，利用常见有机聚合物，同位素标记的无机碳、发酵中间产物及蛋白质来追踪研究他们的活性。研究发现，洛基古菌亚组Loki-3参与降解木质素和腐殖酸的同时吸收CO2，且能异养利用乳酸作为碳源和能源；而亚组Loki-2利用蛋白质和无机碳作为碳源和能源，参与富集培养液中细菌生物质的降解（图1）。同时，宏基因组分析结果支持了Loki-3参与乳酸和芳香族聚合物降解；相比之下，全球分布较少的Loki-2基因组显示只依赖于蛋白质降解（图2）。总的来说，虽然不同亚组的洛基古菌共享部分基因序列，但它们的代谢活性存在显著差异，表明它们在沉积物环境中的生态位和生态功能也不尽相同。

该研究得到德国研究协会、国家自然科学基金委、深圳市科创委和广东省教育厅等支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41396-020-00818-5