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海洋是地球上最大的生态系统之一,并由原核生物主导着海洋生物生物量和生物多样性。颗粒下沉是一种将物质输送到深海的普遍机制，在全球碳循环中起着重要作用。但这一过程是否能够将表层与深海中的原核生物群落多样性连接起来，又是否在全球范围内普遍存在，尚未可知。2018年7月17日，发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上的一项研究《下沉颗粒促进海洋微生物群落的垂直连通性》（Sinking particles promote vertical connectivity in the ocean microbiome）对该过程的作用进行了论述。研究表明表层和深海原核生物群落之间紧密相连，构成了一个巨大的“海洋元群落”（oceanic metacommunity ），其中的相互作用是通过下沉颗粒的运输来实现。这种由下沉颗粒介导的垂直扩散是深海原核生物群落形成的动力来源。

在海洋光层中形成的有机颗粒的沉降是将表层碳输送到深海中的主要形式。下沉的颗粒物非常适宜海洋微生物定殖，暗示着下沉颗粒可能在沉降过程中将表层微生物群落转移到深海层中。研究人员通过对16S rRNA基因的Illumina测序来探索海洋微生物组的垂直连通性，一方面表征出与颗粒大小尺度相关的海洋微生物群落的组成，另一方面检测微生物群落在位于大西洋、太平洋和印度洋等不同地区站点的从海平面到水下4000米的群落组成变化。研究发现，在深海中最丰富的原核生物也存在于海洋表层中，并且这种垂直的群落连通性似乎主要通过大型沉降颗粒来实现。因为在整个水体里的大沉降颗粒中的微生物群落具有最高的系统发育相似性，而不依附于沉降颗粒的微生物群落则在垂直水平分布上相对孤立。研究进一步发现，在表层水中发生的微生物定殖沉降颗粒的过程在一定程度上决定了海洋微生物群落的组成和垂直分布。

该研究发现全球海洋微生物组在整个水体中表现出强烈的垂直连通性。并阐明了这种连接是通过颗粒沉降将定殖其上的表层群落引入深海，突出了沉降颗粒作为微生物运输载体的驱动作用。但是沉降颗粒的组成和下沉率的变化又会如何影响深海群落？又或者，沉降后的微生物是否会回到表层海洋，是否可能存在将它们带回表层的分散机制？这些将是科学家们未来关注的重点。

（刘晓琳 编译）