Culture media and incubation temperature shape the recovery of aerobic bacteria from contrasting Antarctic soils
本研究表明，不同的培养基和孵育温度显著影响了从对比鲜明的南极土壤中回收的气态需氧细菌的回收率和多样性，揭示了结合富集的非选择性培养基与较低温度对于捕捉更广泛的本土微生物群落谱系是至关重要的。
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南极洲的冻土层是地球上最极端的环境之一，在这里，生命必须忍受持久的严寒、干燥的风以及食物的匮乏。然而，在冰层之下和薄薄的土壤层中，一个微观生命的隐藏世界正持续存在着。科学家们早已知道，这些耐寒细菌不仅是在生存，而且还在积极地塑造着它们的生态系统，以一种在很大程度上仍具神秘色彩的方式分解有机物并循环养分。为了了解它们，研究人员首先必须能够将它们在实验室中培养出来。这是一项艰巨的任务，因为自然界中绝大多数细菌都拒绝在科学家通常使用的标准培养皿和温暖条件下生长。能够能在实验室中培养出的生命比例，往往只是自然界真实多样性中极小且带有偏差的样本。了解如何诱导这些“固执”的生物生长至关重要，这不仅是为了记录它们的存在，也是为了解锁它们帮助我们理解适应性甚至发现新有用特性的潜力。
来自巴西的一个研究小组致力于解决这一问题，他们通过测试不同的实验室条件如何影响来自三种截然不同的南极土壤样本的细菌生长能力。他们从一个富含腐烂有机物的泥泞区域、一个冻结的多年冻土层以及一个受企鹅粪便高度富集的土壤中收集了样本。研究人员没有使用单一方法，而是撒开了一张大网，将土壤样本分布在二十种不同类型的生长培养基上，并将其分别在三种不同的温度下进行培养：寒冷的 8 摄氏度、温和的 25 摄氏度和温暖的 37 摄氏度。他们让这些培养物生长长达 45 天——这在实验室中是一个很长的时间——以观察哪些细菌最终会出现。
结果显示，条件的选取极大地改变了可以发现哪些细菌。研究小组总共回收了 373 个独立的细菌菌株。来自腐烂有机泥的土壤产生的细菌最多，其次是冻结的多年冻土层，而企鹅土壤产生的细菌最少。从温度来看，温和的 25 摄氏度条件最为成功，培养出了数量最多的细菌，紧随其后的是寒冷的 8 摄氏度条件。温暖的 37 摄氏度设置虽然生长的细菌要少得多，但它确实揭示了一类特定的耐热细菌，而这些细菌在较冷的环境设置中是被遗漏的。这一发现表明，没有任何单一的温度足以捕捉到生命的全部范围；相反，使用一系列温度可以揭示出不同且互补的生物群落。
为细菌提供的食物类型与温度同样重要。研究人员发现，那些在普通微生物学中常用的营养丰富、密度高的培养皿能培养出最多的细菌。一种特别含有活性炭的特定类型培养皿效果尤为显著，这可能是因为活性炭吸收了可能阻碍细菌生长的有害物质。相比之下，那些旨在针对特定类型细菌的高度专业化的培养皿生长的菌落非常少。这表明，虽然专门的工具可以寻找稀有生物，但广泛且营养丰富的环境更适合发掘土壤的普遍多样性。
在生长出来的细菌中，有两个属在几乎所有条件下都反复出现：Arthrobacter（节丝菌属）和 Pseudarthrobacter（拟节丝菌属）。它们是本研究中最常见的居民。然而，温度也起到了过滤作用。寒冷的 8 摄氏度设置是生长某些喜冷类群（如 Psychrobacter 嗜冷菌属和 Polaromonas 极地单胞菌属）的唯一途径，这些类群以在冰冻环境中茁壮成长而闻名。温暖的 37 摄氏度设置虽然生长的细菌总量较少，但成功培养了耐热类型，如 Bacillus（芽孢杆菌属）和 Staphylococcus（葡萄球菌属）。这证实了不同的温度就像不同的钥匙，开启了不同部分的细菌群落，否则这些部分将保持隐藏状态。
研究还强调了原始土壤来源的重要性。富含有机物的泥泞场地产生了更广泛多样的细菌，包括许多与水和复杂有机物分解相关的细菌。冻结的多年冻土土壤则产出了更为统一的细菌集合，由坚韧的 Arthrobacter 属主导，反映了该环境下严酷且贫瘠的营养状况。即使是富含鸟类粪便营养的企鹅土壤，产生的细菌也比预期的要少，这表明其他因素（如化学成分）限制了那里的生长。
最终，这项研究证明，要真正了解南极的微生物生命，科学家不能依赖单一的方法。通过结合广泛的食物来源和温度，他们能够回收比使用标准技术所能获得的更为丰富的、具有生命力的细菌集合。该团队现在拥有了一个包含 373 个活体细菌菌株的库。这些菌株为未来研究生命如何适应极端寒冷、这些细菌如何在生态系统中发挥作用，以及它们可能拥有哪些独特能力，提供了一个真实的、物理性的资源。这项工作证实，发现极地微生物这一无形世界的路径，在于扩大我们用于将其带入光下的条件范围。
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