如果你把生活在地球表面深处的所有微生物加起来，生物量的数量将超过我们海洋中的所有生命。
但由于这种丰富的生命是如此难以到达，它被广泛地研究和不完全理解。西北大学的研究人员通过南达科他州布莱克山的一个前金矿改造的实验室进入地下深处，拼凑出了迄今为止最完整的地图，描绘了我们脚下难以捉摸和不寻常的微生物。
研究人员总共鉴定了近600个微生物基因组，其中一些对科学来说是新的。在这批微生物中，西北大学的地球科学家Magdalena Osburn领导了这项研究，她说大多数微生物可以分为两类:“极简主义者”，他们通过每天每天都吃同样的东西来简化他们的生活;“极简主义者”，他们已经准备好贪婪地攫取任何可能出现在他们面前的资源。
《环境微生物学》杂志已经接受了这项研究。手稿的早期版本现在可以在网上找到。
这项新研究不仅扩大了我们对生活在地下深处的微生物的认识，还暗示了我们有朝一日可能在火星上发现潜在的生命。因为这些微生物生活在岩石和水中的资源上，这些资源与火星表面是分离的，所以这些微生物也有可能在火星尘土飞扬的红色深处存活下来。
“深层地下生物圈是巨大的;这只是一个巨大的空间，”奥斯本说，他是西北大学温伯格艺术与科学学院的地球与行星科学副教授。
“我们把矿井作为进入生物圈的管道，不管你怎么接近它，都很难到达。我们研究的力量在于，我们最终获得了很多基因组，其中许多来自未被充分研究的群体。从DNA中，我们可以了解哪些生物生活在地下，并了解它们可能在做什么。这些生物是我们通常无法在实验室中生长或在更传统的环境中研究的。它们通常被称为‘微生物暗物质’，因为我们对它们知之甚少。”
在过去的十年里，奥斯本和她的学生经常访问南达科他州铅市的霍姆斯特克矿，收集地球化学和微生物样本。现在被称为桑福德地下研究设施(SURF)，深地下实验室主持了一系列学科的研究实验。2015年，奥斯本在整个SURF地区建立了六个试验点，统称为深矿微生物观测站。
奥斯本说:“这个矿井现在是一个致力于地下科学的设施。”“研究人员主要进行高能粒子物理实验。但它们也让我们研究生活在岩石中的深层生物圈。我们可以在一个受控的、专门的地点进行实验，并在几个月后进行检查，这是我们在一个活跃的矿井中无法做到的。”
通过在矿井内的岩石上钻孔，奥斯本和她的团队捕获了由水和溶解气体组成的裂缝流体。其中一些液体已经有一万年的历史了，里面充满了微生物，否则这些微生物就会被孤立和忽视。
在这项新研究中，奥斯本和她的团队收集了8个流体样本，这些样本收集于整个矿井的不同地点，从地表一直到1.5公里深。样品的范围为深入了解微生物生活的梯度提供了一个窗口。
回到西北大学奥斯本的实验室，她和她的团队对样本中的微生物DNA进行了测序。在近600个基因组中，微生物代表了50个不同的门和18个候选门。
在这个多样化的微生物群落中，奥斯本发现，在某种程度上，每个谱系都倾向于一个定义生命的轨迹:成为一个极简主义者或一个最高主义者。
奥斯本说:“我们发现的许多微生物要么是极简主义的:超流线型的，只有一项工作，它与密切的合作者合作得很好，要么它可以做一点什么。”“这些极端主义者已经准备好迎接所有可能出现的资源。如果有机会制造一些能量或转化一个生物分子，它就准备好了。通过观察它的基因组，我们可以知道它有很多选择。如果营养缺乏，它可以自己制造。”
奥斯本解释说，极简主义者通常会与同样从事专业工作的朋友分享资源。
奥斯本说:“其中一些谱系甚至没有自己制造脂质的基因，这让我很震惊。”“因为你怎么能制造一个没有脂质的细胞呢?”这有点像人类不能制造所有的氨基酸，所以我们吃蛋白质来获得我们自己不能制造的氨基酸。但这是一个更极端的规模。极简主义者是极端的专家，他们一起使它工作。这是大量的共享，没有重复的工作。”
奥斯本说，当我们想象地球以外的生命时，这些地下微生物可能会为其他地方可能存在的生命提供线索。
“当我看到微生物生命的证据时，我真的很兴奋，没有我们，没有植物，没有氧气，没有地表大气，”她说。“这些生命现在很可能存在于火星深处或冰冷卫星的海洋中。生命的形式告诉我们太阳系其他地方可能存在什么。”
它们对我们自己的星球也有影响。例如，随着工业寻找长期碳储存地点，许多公司正在探索将二氧化碳注入地下深处的可能性。
当我们探索这些选择时，奥斯本提醒我们不要忘记微生物。
她说:“我们需要认识到地下深处的生命，以及人类活动，如采矿和碳储存，会如何影响它们。”“例如，如果我们将二氧化碳储存在地下，微生物可以将其代谢成甲烷。地下有一个生物圈，它有可能影响到地表，这取决于它受到的干扰程度。”
