深海火山Fani Maoré硫富集沉积物中微生物硫循环群落的发现与机制解析

　　研究人员针对印度洋Fani Maoré海底火山硫富集沉积物的微生物群落开展多组学分析，结合培养实验揭示了以Sulfurimonas属为主导的微生物群落通过S0、H2S和SO42-代谢构建完整硫循环网络的机制，为理解极端环境中微生物生态适应提供了新视角。

　　

在浩瀚的印度洋深处，2018年爆发的Fani Maoré海底火山创造了一个独特的自然实验室。这座火山喷发形成的硫富集沉积物中，黄色硫晶体与黑色火山玻璃交织，释放出大量H₂S和SO₂，为微生物提供了特殊的能量来源。然而，这类非热点区域的板内火山硫循环微生物群落此前从未被系统研究，它们如何利用多种硫化合物（S⁰、H₂S、SO₄^2-）维持生态系统运转仍是未解之谜。

法国布雷斯特大学（Université de Brest）的Stéven Yvenou团队联合多个研究机构，通过整合地质化学、宏基因组和培养组学方法，首次揭示了这一特殊生境中微生物群落的组成与功能。研究发现发表在《Microbiome》的论文表明，该硫富集沉积物中存在活跃的微生物硫循环网络，其中Sulfurimonas属细菌通过代谢可塑性成为关键功能类群。

研究人员采用四大关键技术：①X射线衍射（XRD）和质谱分析确定硫矿物组成；②宏基因组测序（NovaSeq 6000平台）重建23个MAGs；③稀释培养法（MPN法）在6-40℃条件下培养硫代谢微生物；④离子色谱监测S⁰、SO₃^2-、S₂O₃^2-等代谢产物动态。

地质化学特征

火山沉积物中α-硫（S₈）含量高达78.8wt%，δ³⁴S值（-0.07至0.66‰）表明硫源自岩浆SO₂与H₂S的共歧化反应。腔体流体pH（6.83）显著低于周围海水（8.00），证实持续的硫化物释放。

微生物群落结构

16S rRNA分析显示Campylobacterota（24.6%）、Bacteroidota（29.6%）和Pseudomonadota（24.5%）为主导菌门。宏基因组重建的23个MAGs中，70%编码完整硫代谢通路，包括硫氧化（Sox系统）、硫酸盐还原（DsrABC）和硫歧化相关基因。

培养组学验证

MPN培养显示47%的原位微生物可通过硫氧化生长，20℃时Sulfurimonas在11种培养条件下占优势。值得注意的是，菌株Sulfurimonas autotrophica能同时进行S⁰氧化、还原和歧化，其基因组预测温度适应范围（18-33℃）与培养结果一致。

概念模型

研究提出三区模型：①缺氧区（Desulfobacterota主导还原反应）；②氧过渡区（Sulfurimonas执行硫氧化）；③有氧区（Bacteroidota参与有机硫转化）。硫化合物通过微生物介导的氧化-还原循环形成完整能量流动网络。

这项研究首次系统阐明了非热点海底火山生态系统中微生物硫循环的运作机制，揭示了Sulfurimonas等通用菌株通过代谢可塑性快速定殖新生火山环境的策略。发现不仅拓展了对深海硫生物地球化学循环的认知，也为理解早期地球硫基生命演化提供了现代类比。未来研究可进一步解析这些微生物如何协调多种硫代谢途径的基因调控网络。