发表在新一期《科学》杂志的研究显示，被称为“全球翻转环流”的深海环流在塑造南太平洋微生物群落的多样性与功能方面，发挥着决定性作用。这项由美国克雷格·文特尔研究所、加州大学圣迭戈分校等机构联合完成的研究，为理解海洋生态系统的组织模式提供了新视角。

长期以来，科学家已知该环流会将深海划分为物理化学特征不同的区域，但无法确认这些水团是否构成独特的微生物生态系统。此次，研究团队从复活节岛出发至南极洲附近，沿南太平洋采集了300多个全深度水样，通过宏基因组学和分子指纹技术，重建300多种微生物基因组，并识别出数万个物种。

研究发现，海面下约300米处存在“原核生物系统发育跃层”，微生物多样性在此处急剧增加，类似于海水密度快速变化的“密度跃层”，成为表层低多样性水体与深海高多样性群落之间的过渡带。

进一步分析显示，这些微生物形成6个微生物群落组和10个微生物群落“功能区”。其中3个群落组与水深相关，另外3个则对应南极底层水、环极深层水上层和古太平洋深层水等主要水团，各群落组都包含独特的物种和功能基因，受水温、水压、营养梯度和水团年龄影响。

该研究建立了当前海洋微生物生态系统基准。微生物是海洋碳循环核心，主导固碳、营养循环和碳封存。随着气候变化影响全球翻转环流，微生物群落分布和功能可能改变，对全球碳循环产生未知影响。