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高原干旱火山地区的高海拔湖泊（智利、秘鲁、玻利维亚和阿根廷）是独特的极端水生环境。莱希亚湖Laguna Lejía就是一个典型案例，它位于智利高原海拔4325 米的内流地下水盐湖。由于降水量低（每年降水量不到 200 毫米）和蒸发量高（每年蒸发量1500 毫米），莱希亚湖正在快速干涸。结果，湖面水从约 10 平方公里缩小到约 2平方公里，留下大面积沉积物暴露。此外，莱希亚湖的水和沉积物化学性质还受到位于其以北 5 公里处的拉斯卡火山周期性喷发所沉积的火山碎屑物质的影响。由于其水文和气候历史以及火山影响，莱希亚湖可被认为是火星古湖泊（例如耶泽罗陨石坑）的的陆地类似物。
莱希亚湖的水位和化学成分的波动影响水中的微生物群落面临着不断增加的盐度，而生长在与大气条件接触的沉积物中的微生物群落也面临着干燥、强烈的日常热波动和高紫外线辐射的影响。在本研究中，作者在莱希亚湖阶地研究：（i）地下水位的波动和断流为微生物群落提供了新的生态位机会，从而形成了与湿沉积物不同的微生物组；（ii）垂直剖面上的原核生物群落结构在不同的沉积层中有所不同，每层都对应一个特定的时间段；（iii）尽管沉积物年代久远，但阶地目前含有代谢活跃的嗜极微生物；（iv）阶地上的微生物具有适应湖泊极端地球化学的代谢特征；（v）阶地拥有新奇的微生物，因为它是一个地处偏远、尚未得到充分探索的极端环境。为了检验这些假设，作者结合基因组学、脂质生物标志物、地球化学和矿物学的多学科方法研究了莱希亚湖阶地的生物地球化学。
Study site and sampling area located in the Altiplano–Puna Plateau in the Central Andes.
阶地剖面的矿物学和地球化学表明，湖泊水位波动较大，有机碳稀缺，SO42--S、Na、Cl 和 Mg 浓度高。脂质生物标志物分析表明，古代沉积物中保存着水生/陆生植物残骸，宏基因组学揭示了一个多样化的原核生物群落，根据计算机生长预测，微生物仍然活跃。作者重建了 591 个细菌和古细菌宏基因组MAGs，其中 98.8% 属于以前未报告过的物种。MAGs 中最丰富和最广泛的代谢是 S、N、As 和卤代化合物的还原和氧化，以及有氧 CO 氧化，这可能是有机碳耗尽沉积物中的一个关键代谢特征。系统发育上远亲细菌和古菌中广泛的氧化还原和 CO2固定途径将代谢能力的知识扩展到了以前未知的类群。例如，作者在Bacteroidota、α- 和γ-Proteobacteriaα 发现了异化硫酸盐还原的基因组潜力，预测了一种新型放线菌门中的氨氧化酶，Planctomycetota,、Gemmatimonadota和Nanoarchaeota门中的Calvin–Benson–Bassham cycle的酶。
Prokaryotic community composition and metabolic potential of the Laguna Lejía terrace sediments (A to F).
参考文献
Lezcano, M.Á., Bornemann, T.L.V., Sánchez-García, L. et al. Hyperexpansion of genetic diversity and metabolic capacity of extremophilic bacteria and archaea in ancient Andean lake sediments. Microbiome 12, 176 (2024). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01878-x
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