冷泉渗流区原核生物群落组装受强同质选择驱动并支持古菌和细菌群落的高深度变异性

　　这篇研究揭示了南海海马冷泉渗流区与非渗流区微生物群落的深度变异性和组装机制差异。通过16S/18S rRNA基因测序，发现渗流区古菌(ACC)和细菌群落(BCC)受环境因子(如NH4 + -N)强同质选择驱动，ANME-3与SEEP-SRB1协同主导甲烷-硫酸盐厌氧氧化(AOM)过程，其深度变异性显著高于非渗流区，为冷泉生态系统资源利用提供理论依据。

　　

冷泉渗流区微生物群落的深度变异与组装机制

环境参数与微生物组成差异
南海海马冷泉渗流区与非渗流区存在显著环境梯度差异。渗流区呈现弱碱性环境（最低pH 3.25）及低NH₄
⁺
-N浓度，而非渗流区SRP、NH₄
⁺
-N和金属离子（如Mg²⁺
）含量更高。这种差异直接塑造了微生物群落组成：渗流区以Halobacterota（含ANME-3）、Caldatribacteriota和Desulfobacterota（含SEEP-SRB1）为主导，其16S rRNA基因拷贝数显著高于非渗流区，且随深度波动更大。

功能类群与代谢协作
ANME-3在渗流区相对丰度高达45.43%，远超过ANME-1/2，并与SEEP-SRB1呈显著正相关。系统发育分析显示ANME-3与ANME-1/2分支进化距离较远，暗示其独特的生态位适应。这种组合可能通过硫酸盐耦合的厌氧甲烷氧化（SO₄
^2–
-AOM）驱动碳循环，而低pH环境进一步促进该代谢途径的活性。

深度梯度下的多样性模式
微生物α多样性（Shannon指数、丰富度）随深度递减，但渗流区的变化速率更高。例如，古菌PD指数在渗流区下降斜率是非渗流区的1.8倍。这种差异与渗流区存在更多深度特化ASVs（如与NH₄
⁺
-N、Mn²⁺
显著相关的类群）密切相关，反映了环境筛选压力的空间异质性。

群落组装过程的驱动因素
iCAMP模型分析表明，渗流区原核群落组装中同质选择（HoS）贡献率达67.02%，显著高于非渗流区（56.58%）。这种选择性压力主要来自NH₄
⁺
-N和TOC的梯度变化，导致ANME-3和SRB等功能类群的优势聚集。相比之下，真核群落（ECC）组装以随机过程（如漂变）主导，且无显著深度依赖性。

生态启示与应用价值
研究首次阐明冷泉渗流流体通过强化环境过滤作用，促进功能微生物的深度分层化分布。这种机制不仅维持了甲烷氧化的高效进行，也为深海生物地球化学循环模型提供了新参数。未来可针对ANME-3/SRB1共生体开发甲烷减排技术，或利用其耐酸特性优化极端环境微生物资源挖掘策略。

附图解析
概念图清晰对比了两区域的核心差异：渗流区甲烷气泡上涌形成还原性环境，驱动ANME-3-SRB1互作网络；而非渗流区受pH和金属离子调控，群落结构更趋均质。CCA排序图进一步验证了NH₄
⁺
-N对渗流区微生物β多样性的解释度高达43%，显著高于非渗流区（15.4%）。