南极洲冬季漫长黑暗，温度常低于冰点，太阳在四月落下直到八月才升起，光合生物无法制造能量，但生命并未停止。根据《ISME期刊》发布的新研究，南极洲微生物能在低至–20°C的温度下从空气中获取能量，这一发现增进了对生命在极端环境下生存的理解，并探讨了气候变化对生态过程的影响。

气养过程使南极洲微生物通过酶精准利用大气中的氢气和一氧化碳产生能量，这一机制在贫瘠沙漠土壤中具有优势。2017年研究已证实此现象，但温度限制未知。从2022年到2024年，研究人员从东南极洲采集土壤样本，在实验室分析中展示气养在夏季4°C和冬季–20°C下均可发生，表明氢气和一氧化碳全年作为食物来源。更惊人地，微生物甚至在高达75°C下仍能产生能量，显示其适应力远超寒冷环境。

DNA测序显示，南极洲土壤中绝大多数微生物编码从氢气获取能量的基因，许多细菌还能从大气获取碳。这些气养生物作为主要生产者，直接从空气生成生物质，取代了依赖阳光的光合作用，在沙漠土壤中扮演关键角色。气养全年可行且无需液态水，为生态系统提供稳定基础。

气养在南极洲生态系统中至关重要，研究进一步评估全球变暖的影响。预测显示，在低排放情景下，气养生物使用大气氢气的速度将增加4%，在极高排放下升至35%，一氧化碳趋势类似。氢气虽非温室气体，但影响甲烷等停留时间，土壤微生物消耗全球82%的氢气，是氢循环的关键部分。这项研究为理解南极洲微生物生态系统恢复力提供了重要拼图。

出版详情：作者：Ry Holland, The Conversation；标题：《Microbes in Antarctica survive the freezing and dark winter by living on air》；发表于：《The ISME Journal》(2026)；DOI: 10.1093/ismejo/wrag020