广古菌门(Euryarchaeota)是古菌域中生理多样性最丰富的门类,涵盖产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热菌等多个类群。该门类在全球碳循环中发挥关键作用,主导无氧环境中的甲烷生成,其成员广泛分布于河流沉积物、海洋生态系统、盐渍土壤等环境。系统发育分析显示广古菌门为单系群,核糖体蛋白与基因组研究支持其分类独立性。最新研究在非广古菌门类中发现产甲烷潜力,但仍未动摇该门在甲烷代谢研究中的核心地位。
分类与系统发育
广古菌门依据16S rRNA基因序列被划分为古菌域两大主要分支之一,包含8个纲级分类单元和超过20个未培养类群。核糖体蛋白及全基因组分析证实其单系起源特征,与泉古菌门形成显著分化。2020年系统发育研究将原Hydrothermarchaeota类群划归广古菌门,扩展了该门类的多样性边界。
生态分布与功能
在河流沉积物中,广古菌门丰度达16.3%~66.7%,其产甲烷菌类群丰度与水体离子浓度呈正相关。海洋环境中:
盐渍土壤中表现出极强适应性,光板地土壤相对丰度达97.15%,盐杆菌纲占据主导地位。
产甲烷功能研究
传统认为广古菌门是唯一具备甲烷生成能力的类群,其成员通过甲基辅酶M还原酶(MCR)催化产甲烷反应。2024年研究发现热蛋白菌门存在产甲烷潜力,但广古菌门仍承担全球甲烷排放的主要部分。典型产甲烷类群包括:
极端环境适应性
盐杆菌纲(Halobacteria)在无植被覆盖的光板地土壤中相对丰度超过90%,其细胞膜含特殊醚脂结构维持渗透平衡。嗜热类群Thermococcus在深海热液口存活温度达122℃。基因组分析揭示该类群具有:
研究争议与进展
系统发育树构建存在两大争议:
宏基因组技术推动新发现: