中大新聞網訊（通訊員黃立南）地球上廣泛分布著包括地熱泉、深海熱溢口、冰凍圈、高鹽生境、深地以及礦山酸性廢水等各種極端環境（圖1）。盡管理化條件嚴酷，這些生境給來自所有三個生命域的眾多微生物提供多樣化的生態位。這些獨特的微生物進化出了不同的策略以應對多種極端環境脅迫，定義地球生命的物理和化學極限，并吸引了從基礎理論到生物技術應用方面的大量研究。此外，由于其高度簡單的生物學組成，不依賴于培養的微生物組學分析的整體可操作性，以及緊密的地球化學和生物學過程的耦合，一些極端環境（如美國加州Richmond礦內部的極端嗜酸生物膜、黃石國家公園堿性熱泉中的藍細菌菌席、西班牙Santa Pola多級太陽能鹽田的微生物群落、南美Atacama沙漠巖鹽中的嗜鹽微生物等）是研究微生物生態、進化和環境適應性的理想目標。有鑒于此，極端環境一直是微生物生態學和環境微生物學的重要學科前沿。
圖1 代表性極端環境的全球分布。每一類極端環境中的微生物均面臨多種脅迫。
中山大學生命科學學院黃立南教授的研究小組長期致力于礦山酸性廢水（acid mine drainage, AMD）模式系統的微生物生態學研究，系列創新性研究成果獲得國際同行的高度關注。最近，黃立南教授與華南師范大學生命科學學院的束文圣教授一起應邀為著名學術期刊Nature Reviews Microbiology撰寫題為“Microbial diversity in extreme environments”的綜述文章，系統分析和總結了近年來國際微生物生態學界在極端環境微生物多樣性（尤其是大尺度生態分布格局和新類群的發現）、群落功能與動態以及微生物進化等方面所取得的主要研究進展，強調極端環境作為微生物‘暗物質’寶庫以及發現新的深分枝古菌和細菌類群熱點的重要性（圖2），并展望相關領域的主要知識空白及未來研究潛在的突破點，包括驅動微生物多樣性分布格局的生態學和進化學過程、新的重要微生物類群的培養和功能驗證、病毒及真核微生物的生態等等。文章最后闡述基于這些簡單模式系統的研究所推斷的生態學原理，可望預測其他較低約束性生態系統的特征；因此，一個對極端環境微生物生態與進化的完整認識，將最終加深我們對更復雜自然群落以及全球生態系統的理解。
圖2 基于NCBI數據庫中所有古菌基因組的系統樹，展示目前已知的主要分枝（門水平）。帶顏色的圓圈從左到右依次表示其首次基因組采樣的生境，每個門所有基因組的生境分布（顯示3種最多基因組的極端環境），以及培養情況（未培養、富集培養、共培養和純培養）。
束文圣教授和黃立南教授為這篇綜述文章的共同第一作者和共同通訊作者。該工作得到國家自然科學基金項目的資助（批準號41830318，31570500和31870111）。羅振豪等多名研究生和博士后承擔了部分組學數據的分析工作。
