格陵兰冰盖上的壶菌多样性与丰度

在融化冰盖下的隐秘生命

格陵兰冰盖表面看似一片冰封的荒漠，实际上栖息着繁忙的微观世界。暗色的冰藻通过吸收阳光加速融化，本研究则探讨了它们鲜为人知的真菌敌人：一种会游动的微小真菌——壶菌。研究人员通过追踪这些真菌的分布、丰度及谱系多样性，揭示了一个可能影响格陵兰冰在变暖气候下消退速度的无形生命网络。

作用重大的微小真菌

壶菌是产生带尾孢子的简单真菌，这些孢子能在水中游动。全球范围内，许多壶菌会攻击藻类，穿透藻细胞并以其为食，另一些则对死亡有机物进行循环利用。在格陵兰的冰面上，属Ancylonema的深色色素藻在夏季覆满冰面，使冰面变暗并增加融化速率。先前的观察暗示壶菌会感染这些藻类，但此前还没有人系统测量壶菌在冰盖上有多少、或存在多少不同种类。

采样冰面的“活皮”

研究团队在2019至2023年间，从格陵兰的四个区域采集样本，覆盖南北与东西方向。他们聚焦三种主要的表面栖息地类型：“暗冰”，即上层几厘米的日照充足、富含藻类的冰面；颜色鲜明的红色和绿色雪斑；以及称为冰穴（cryoconite holes）的积水坑，内含暗色沉积物和密集的微生物群落。研究人员将材料冷冻并过滤，提取遗传物质以测序小亚基核糖体RNA基因，这类基因能作为不同生物的条形码。在一次集中的2022年调查中，他们在三周内反复采样相同的暗冰斑块及邻近的冰穴，并使用一种称为qPCR的DNA定量方法估算随时间变化的壶菌基因拷贝数。

新真菌谱系的“森林”

当研究者组装并比对真菌基因序列时，得到了99条属于早期分支真菌群体（包括壶菌）的全长序列。通过将这些序列置于详尽的进化树上，他们显示大多数谱系属于四个主要的壶菌目，另有较小比例来自两个相关的真菌群体。显著的是，只有两条序列能明确匹配已知物种；其余序列都与已描述真菌不同。根据相似性阈值的不同，团队识别出63至81条可能的新谱系。许多谱系同时出现在暗冰和有色雪中，且常与此前在其他寒冷环境（如高山土壤、海冰和其他地区的冰川冰）中检测到的未培养真菌高度相似。这表明在冰冷栖息地中存在一种广泛但多数尚未命名的壶菌辐射现象。

观察真菌群落的兴衰

来自2022年融季的qPCR测量表明，壶菌在暗冰中的丰度远高于冰穴——大约高一个数量级。在21天内，暗冰样本中的壶菌基因拷贝数波动显著，而冰穴中的水平则相对稳定。将壶菌信号与总体微生物群落比较时发现，壶菌在暗冰中平均占活跃生物的大约2.6%，而在冰穴中仅约0.5%。在暗冰中，一类名为Mesochytriales的群体表现得尤其活跃。其中一些谱系与已知会感染雪藻的壶菌亲缘关系较近，暗示它们可能是格陵兰雪藻和冰川冰藻的寄生者。

这些微生物对融化可能意味着什么

尽管该研究并未直接测量单个藻细胞的感染情况，但壶菌高多样性、在富藻冰面的强烈存在以及与已知藻类寄生者的关联，均表明这些真菌可能参与调控使冰面变暗的藻类暴发。如果壶菌在关键时段减少藻类生物量，它们或许会略微减缓冰面变暗；如果它们高效地循环有机物，则可能反而促进更多微生物生长。作者指出，精确确定哪些壶菌种感染哪些藻类，以及它们的种群如何随融季变化，将是理解这种被隐藏的“自上而下”控制机制的关键。该研究提供了格陵兰冰盖上壶菌的首份定量与进化图谱，为未来研究微观寄生者如何微妙影响巨大冰盖命运奠定了基础。

引用: Perini, L., Zervas, A., Feld, L. et al. The diversity and abundance of chytrids on the Greenland Ice Sheet. Sci Rep 16, 11175 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41468-5

关键词: 格陵兰冰盖, 冰川冰藻, 壶菌真菌, 冰面生态系统, 微生物多样性