研究人員從大洋海底分離出了一種具有獨特特徵的海洋細菌新菌株。這項研究最近發表在eLife雜誌上，被編輯們譽為對我們掌握深海Planctomycetes （浮黴菌門）細菌生理過程的重大貢獻。該研究強調了它的獨特屬性，包括其奇特的細胞分裂方法，這使它成為Phycisphaerae細菌類中唯一使用獨特的出芽分化模式的已知物種。

文章還提供了令人信服的證據，證明這種新物種廣泛參與氮同化，並與促進氮代謝的慢性病毒（噬菌體）共存。細菌的氮循環是一個必不可少的過程，它能釋放出氮，用於製造核酸、氨基酸和蛋白質–生命的基石。第一作者鄭日寬是中國科學院北京海洋研究所和青島海洋科學與技術國家實驗室的副研究員，他說：”直到最近，大多數關於Planctomycetes 細菌家族的研究都集中在淡水和淺海環境中的菌株上，因為對深海菌株進行採樣和培養存在後勤方面的困難。大多數Planctomycetes 細菌都是使用營養不良的生長培養基分離出來的，因此我們想看看使用營養豐富的培養基是否能培養並進一步鑑定這個鮮為人知的家族成員。”使用透射電子顯微鏡（TEM）觀察到的新型細菌Poriferisphaera hetertotrophicis。縮寫： 縮寫：CM，外膜；Pi，細胞質；R，核醣體；N，核仁；ICM，細胞質膜；Py，細胞膜。圖片來源：Rikuan Zheng

為了分離出這種新型細菌，研究小組從深海冷滲漏處採集了沉積物樣本（已知Planctomycetes 細菌棲息於此），然後通過在標準生長培養基中添加抗生素利福平和氮源來促進它們的生長。他們將這些富集的細菌培養在瓊脂上，並通過基因測序對單個菌落進行了進一步評估。在這些細菌中，他們發現了一種名為ZRK32 的菌株，它的生長速度比其他菌株快，看起來很可能是Poriferisphaera 屬的成員。為了證實這一點，研究小組比較了該菌株與Poriferisphaera 屬其他成員之間的基因相似性，發現它可以與Poriferisphaera corsica 區分開來，而Poriferisphaera corsica 是唯一一個有有效公開名稱的物種。這表明ZRK32 是一個新物種，研究小組建議將其稱為Poriferisphaera hetertotrophicis。為了進一步了解這個新物種，研究小組研究了它的生長和繁殖方式。他們發現，與其他Planctomycetes家族成員不同， Poriferisphaera hetertotrophicis在營養豐富的培養基中生長得更好，並且通過出芽機制繁殖。由於Planctomycetes 細菌家族在氮循環中發揮著重要作用，研究小組接下來探討了異養茯苓菌是否也是這種情況。為了驗證這一點，他們研究了不同含氮物質–硝酸鹽、氨和二氧化氮–對異營養真菌生長的影響。他們發現，以硝酸鹽或氨的形式添加氮會促進生長，而以亞硝酸鹽的形式添加氮會抑制生長。他們還發現，添加硝酸鹽或氨氮會導致新型菌株釋放噬菌體–一種感染細菌的病毒。噬菌體在海洋中廣泛分佈，可以調節宿主細菌的氮代謝。這種被稱為噬菌體-ZRK32的噬菌體能夠通過促進氮代謝，顯著提高異養藻類和其他海洋細菌的生長速度。儘管研究小組的基因分析表明，異養茯苓菌含有代謝硝酸鹽和氨的所有必要基因，但長期感染這種噬菌體可能有助於進一步優化氮代謝。”我們的分析表明，菌株ZRK32 是一個新物種，它在營養豐富的培養基中生長最好，並在氮的存在下釋放出一種噬菌體，”資深作者、中國科學院海洋研究所和海洋科學與技術國家實驗室教授孫朝民總結道。”這種噬菌體-ZRK32是一種慢性噬菌體，能在宿主體內存活而不殺死宿主。我們的研究結果為研究扁孢菌的氮代謝提供了一個新的視角，也為研究扁孢菌與病毒之間的相互作用提供了一個合適的模型”。