在经验丰富的水下洞穴潜水团队的帮助下，西北大学的研究人员绘制了迄今为止最完整的墨西哥Yucatán半岛水下迷宫中微生物群落的地图。
虽然之前的研究人员已经从洞穴入口和容易接近的天坑中收集了水和微生物样本，但西北大学领导的团队到达了黑暗的深水通道，以更好地了解在这个独特的地下领域中可以生存的东西。
在分析了这些样本后，研究人员注意到一个多样性丰富的系统，它被组织成不同的模式。与典型的高中食堂类似，洞穴系统中的微生物群落倾向于聚集成明确的小团体。但是有一个细菌家族(共胞菌科)扮演了一个受欢迎的社交蝴蝶——出现在近三分之二的“自助餐桌”上。这一发现表明，共茅科是更广泛群落的生态关键。
这项研究发表在《应用与环境微生物学》杂志上。
“这无疑是世界上这个地区最广泛的微生物调查，”西北大学的马格达莱纳·r·奥斯本(Magdalena R. Osburn)说，她是这项研究的负责人。“这些是非常特殊的地下河样本，特别难以获得。从这些样本中，我们能够对生活在这些地点的微生物种群的基因进行测序。这条地下河流系统为数百万人提供饮用水。所以，无论微生物群落发生了什么，人类都有可能感受到。”
作为一名地球生物学专家，奥斯本是西北大学温伯格文理学院地球与行星科学副教授。
西北大学校友马修·塞伦斯基在奥斯本实验室读研究生时领导了这个项目，作为他论文的一部分。研究报告的合著者、温伯格大学地球和行星科学教授帕特里夏·贝多斯(Patricia Beddows)领导了这次洞穴潜水探险，并利用了她在这些洞穴工作数十年的经验。西北大学的其他合著者包括地球和行星科学教授安德鲁·雅各布森，以及专注于地球化学的前研究生Karyn DeFranco。
主要位于墨西哥东南部，广阔的Yucatán碳酸盐含水层上布满了许多凹坑，形成了一个复杂的水下洞穴网。承载着多样化的，但尚未充分研究的微生物群，水下网络包含淡水，海水和两者的混合物区域。该系统还包括各种区域——从漆黑的深坑，没有直接通向表面的开口，到阳光闪闪发光的浅坑。
“尤卡坦平台本质上是洞穴管道的瑞士奶酪，”奥斯本说。“我们很好奇，当我们观察整个系统时，哪些微生物是一起发现的，而哪些微生物是在一个‘邻居’中发现的。”
为了探索这个问题，一组洞穴潜水员从墨西哥金塔纳罗奥(Quintana Roo)加勒比海海岸附近洞穴系统的12个独立地点收集了78个水样。样本收集范围从北部的Xunaan Ha系统到Sac Actun系统的内陆和沿海部分(包括一个独特的60米深的坑)到南部的Ox Bel Ha系统。
回到潜水店改造的科学实验室，研究人员从每个样本中过滤出细胞并分析其化学成分。接下来，回到西北大学，他们通过测序微生物的DNA来确定微生物群落。然后，Selensky开发了一个新的计算程序来对数据集进行网络分析。
由此产生的网络显示了哪些物种倾向于生活在一起。对于每个地点，研究人员考虑了每个微生物群落的环境背景，包括洞穴类型(坑或管道)、洞穴系统、与加勒比海岸的距离、地球化学和在水柱中的位置。
研究人员发现，虽然墨西哥湾的水流入Yucatán含水层，但含水层的微生物群与附近海洋的微生物群存在很大差异。微生物群在整个洞穴系统中也各不相同——从一个洞穴到另一个洞穴，从浅水到深水。
“微生物群落形成了独特的生态位，”奥斯本说。“有各种各样的角色似乎在四处走动，这取决于你往哪里看。但当你纵观整个数据集时，有一组核心生物似乎在每个生态系统中发挥着关键作用。”
奥斯本和她的团队发现，通常在地下水系统中发现的一种细菌科，生活在几个生态位中。他们还发现，一个深坑状的天坑，表面有一个开口(允许阳光洒进来)，容纳了大多数微生物群落，它们在整个水柱中被划分成不同的生态位层。
奥斯本说:“似乎菊科植物在含水层的不同部分扮演着略微不同的角色，但它总是扮演着主要角色。”“根据不同的地区，它有不同的合作伙伴。commononadaceae和它的伙伴可能有一些互惠的新陈代谢，可能共享食物。”
