研究人员从大洋海底分离出了一种具有独特特征的海洋细菌新菌株。这项研究最近发表在eLife杂志上，被编辑们誉为对我们掌握深海 Planctomycetes （浮霉菌门）细菌生理过程的重大贡献。该研究强调了它的独特属性，包括其奇特的细胞分裂方法，这使它成为Phycisphaerae细菌类中唯一使用独特的出芽分化模式的已知物种。
文章还提供了令人信服的证据，证明这种新物种广泛参与氮同化，并与促进氮代谢的慢性病毒（噬菌体）共存。细菌的氮循环是一个必不可少的过程，它能释放出氮，用于制造核酸、氨基酸和蛋白质--生命的基石。
第一作者郑日宽是中国科学院北京海洋研究所和青岛海洋科学与技术国家实验室的副研究员，他说："直到最近，大多数关于 Planctomycetes 细菌家族的研究都集中在淡水和浅海环境中的菌株上，因为对深海菌株进行采样和培养存在后勤方面的困难。大多数 Planctomycetes 细菌都是使用营养不良的生长培养基分离出来的，因此我们想看看使用营养丰富的培养基是否能培养并进一步鉴定这个鲜为人知的家族成员。"
使用透射电子显微镜（TEM）观察到的新型细菌 Poriferisphaera hetertotrophicis。缩写： 缩写：CM，外膜；Pi，细胞质；R，核糖体；N，核仁；ICM，细胞质膜；Py，细胞膜。图片来源：Rikuan Zheng
为了分离出这种新型细菌，研究小组从深海冷渗漏处采集了沉积物样本（已知 Planctomycetes 细菌栖息于此），然后通过在标准生长培养基中添加抗生素利福平和氮源来促进它们的生长。他们将这些富集的细菌培养在琼脂上，并通过基因测序对单个菌落进行了进一步评估。
在这些细菌中，他们发现了一种名为 ZRK32 的菌株，它的生长速度比其他菌株快，看起来很可能是 Poriferisphaera 属的成员。为了证实这一点，研究小组比较了该菌株与 Poriferisphaera 属其他成员之间的基因相似性，发现它可以与 Poriferisphaera corsica 区分开来，而 Poriferisphaera corsica 是唯一一个有有效公开名称的物种。这表明 ZRK32 是一个新物种，研究小组建议将其称为 Poriferisphaera hetertotrophicis。
为了进一步了解这个新物种，研究小组研究了它的生长和繁殖方式。他们发现，与其他Planctomycetes家族成员不同， Poriferisphaera hetertotrophicis在营养丰富的培养基中生长得更好，并且通过出芽机制繁殖。
由于 Planctomycetes 细菌家族在氮循环中发挥着重要作用，研究小组接下来探讨了异养茯苓菌是否也是这种情况。为了验证这一点，他们研究了不同含氮物质--硝酸盐、氨和二氧化氮--对异营养真菌生长的影响。他们发现，以硝酸盐或氨的形式添加氮会促进生长，而以亚硝酸盐的形式添加氮会抑制生长。
他们还发现，添加硝酸盐或氨氮会导致新型菌株释放噬菌体--一种感染细菌的病毒。噬菌体在海洋中广泛分布，可以调节宿主细菌的氮代谢。这种被称为噬菌体-ZRK32的噬菌体能够通过促进氮代谢，显著提高异养藻类和其他海洋细菌的生长速度。尽管研究小组的基因分析表明，异养茯苓菌含有代谢硝酸盐和氨的所有必要基因，但长期感染这种噬菌体可能有助于进一步优化氮代谢。
"我们的分析表明，菌株 ZRK32 是一个新物种，它在营养丰富的培养基中生长最好，并在氮的存在下释放出一种噬菌体，"资深作者、中国科学院海洋研究所和海洋科学与技术国家实验室教授孙朝民总结道。"这种噬菌体-ZRK32是一种慢性噬菌体，能在宿主体内存活而不杀死宿主。我们的研究结果为研究扁孢菌的氮代谢提供了一个新的视角，也为研究扁孢菌与病毒之间的相互作用提供了一个合适的模型"。