由於英國石油公司的“深水地平線”事故向這些水域增加了約 6 億升碳氫化合物,墨西哥灣深水中的食油微生物正處於繁榮時期。現在,8 月 24 日線上發表在《科學》雜誌上的研究表明,一系列新的、未分類的食油細菌正在大量吞噬新發現的碳氫化合物資源。
勞倫斯伯克利國家實驗室 (LBNL) 的微生物生態學家特里·黑曾和他的同事使用兩艘船從 5 月 25 日至 6 月 2 日期間的 17 個深水地點採集了 200 個樣本。這些樣本揭示了種類繁多的微生物,它們與海洋螺菌科中的微生物密切相關,包括諸如南極油螺菌、海洋蛇形菌和嗜油海生菌之類的食油菌。這些新的微生物——其中以一種特別長(20 微米)、尚未命名的物種為主,該物種約佔對溢油事件作出反應的微生物群落的 95%——已經消耗了這些寒冷、深水域中約 8% 的可用氧氣,因為它們正忙著將碳氫化合物轉化為更多的微生物細胞,唯一受限的因素是缺少鐵。因此,深水處的氧氣飽和度從平均 67% 下降到 59%,而微生物細胞濃度翻了一番,達到每毫升 5,510 個細胞,而在油汙帶外僅為每毫升 2,730 個細胞。到目前為止,還沒有人測量到氧氣下降對其他海洋生物的影響,這出乎意料地小,黑曾認為這歸因於油汙帶的分散性質。“這個深層油汙帶中的石油濃度非常低,我們沒有看到氧氣消耗,”他解釋說。
這些微生物在極低的溫度(4.7 攝氏度)下進行了這項工作,這會減緩普通細菌的新陳代謝,而且在很高的壓力下也是如此。大約 16 種 γ-變形菌在完成大部分工作。基因檢測顯示,這些微生物使用了與已知的食油菌(如來自海洋螺菌目的食烷菌)相同的細胞裝置來分解碳氫化合物。與未受汙染的水域相比,在受碳氫化合物汙染的水域中發現了大量此類食油工作所需的各種基因。
科學家們還發現,微生物正在快速處理深海油汙帶中的許多碳氫化合物。例如,烷烴——一種容易被此類細菌消化的碳氫化合物——可以在短短一天內被消耗掉。事實上,在微生物存在的情況下,這些樣品中的烷烴最多隻能持續大約六天。黑曾和他的同事將這種快速工作歸因於路易斯安那州輕質原油中溢位的大量此類揮發性碳氫化合物,這些碳氫化合物很容易被生物降解,以及化學分散劑將石油分解成小顆粒。
伍茲霍爾海洋研究所的海洋化學家克里斯·雷迪在 8 月 19 日的新聞釋出會上解釋說:“微生物吃[碳氫化合物]就像我們在自助餐上吃飯一樣:它們更喜歡某些化合物。” 他在新聞釋出會上宣佈了這種油汙帶的存在,儘管他們在《科學》雜誌上發表的發現也表明由於氧氣消耗量低,微生物在 6 月下旬緩慢地消耗著油汙帶。“它們會留下它們選擇吃的東西的指紋,”雷迪解釋說。
事實上,一些科學家不同意黑曾及其同事對生物降解速率的分析。“微生物學是非常令人信服的,”但對碳氫化合物消耗率的推斷“可能存在缺陷,並給出了錯誤的印象,”加州大學聖巴巴拉分校的生物地球化學家大衛·瓦倫丁說,他也在試圖描述微生物對墨西哥灣英國石油公司馬孔多 252 號井噴出的石油的反應。“他們可能更多地是在測量早期油汙帶的稀釋時間,而不是生物降解率。”換句話說,微生物不會在一週內吃掉碳氫化合物油汙帶中的烷烴;相反,這些化合物會被稀釋到墨西哥灣數萬億加侖的海水中。
黑曾同意稀釋是一個因素。但“有很多生物降解正在發生。很明顯,我們已經透過碳氫化合物比例的變化證明了這一點,”他認為。“改變的唯一方式是透過生物降解。”
黑曾關於石油洩漏的研究源於英國石油公司向能源生物科學研究所提供的 5 億美元贈款中開發的技術,該研究所是 LBNL、加州大學伯克利分校和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校之間的研發合作專案。“這使我們能夠立即告訴英國石油公司,我們有整個計劃,你是否希望我們下來幫忙,”黑曾說。“他們邀請我們下來了。”
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黑曾和他的團隊一直在進行持續取樣——他們自 5 月下旬以來一直在採集樣本,並將在未來幾周內繼續這樣做,包括井附近的沉積物巖芯——這表明,由於微生物的作用和稀釋,油汙帶現在可能已經消失。“在過去的三個星期裡,我們一直無法在深水中找到任何東西,”他說。“我們檢測不到任何東西。這很可能主要是生物降解。”
科學家們一致認為,有一點是明確的:墨西哥灣深處的微生物已經準備好應對石油洩漏。黑曾研究過之前的石油洩漏地點,他指出,該地區的天然石油滲漏確保了這種喜冷的食油生物的持續存在。“每年有相當於一艘埃克森·瓦爾迪茲號價值的石油進入墨西哥灣,這種情況已經持續了數百萬年,”黑曾說。“這些微生物已經進化到能夠利用這一點並戰勝其他所有人。”