土壤微生物作为地球生物地球化学循环的重要引擎，驱动着碳循环、养分转化和有机物分解等关键过程。以往研究多关注气候、pH值、养分等环境因素，而对土壤中广泛存在的矿物质则视作被动背景。实际上，矿物颗粒周围形成的“矿物际”（mineralosphere）是一个独特的微生境，但其生态与进化功能长期未被深入理解。
天津大学地科院滕辉研究团队从三个典型农业区采集土壤样品，构建了初始微生物群落。在营养丰富的培养基中，分别加入六类矿物质——包括富营养性矿物/岩石（橄榄石、花岗岩、闪长岩）与寡营养性矿物（石英、高岭石、蒙脱石），进行实验室长期进化模拟实验，以模拟长期自然选择过程。研究发现：
1. 矿物质显著改变群落结构：所有矿物处理均提高了厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）的比例，表明群落整体向更善于利用易分解碳源的方向演化。
2. 稀有类群是关键响应者：群落变化主要由稀有类群（相对丰度＜0.1%）驱动。不同矿物选择性富集了不同的稀有类群，如蒙脱石促进产短链脂肪酸的菌属。
3. 惰性矿物也有“活性”：即便是化学惰性的石英，仍能显著影响群落组成，说明矿物表面的物理结构本身即可成为“环境筛选器”，支持特定微生物的定植与功能分化。
4. 功能冗余与生态弹性：稀有类群在矿物驱动的选择下，贡献了补充性的代谢功能，增强了群落的功 能冗余与生态韧性，为土壤应对环境变化提供了“保险机制”。
相关成果发表在美国微生物学会旗下经典期刊《Applied and Environmental Microbiology》。天津大学地科院博士生王贝贝为论文第一作者，张坚超副教授和滕辉教授为论文通讯作者。论文得到了国家自然科学基金(42177108, 42430205, 42421003)及天津大学研究生文理拔尖创新奖励计划（B1-2023-011）的资助。
详细信息：Beibei Wang, Jianchao Zhang*, Xiangyu Zhu, Yuebo Wang, H. Henry Teng*. 2025. Mineral substrates as evolutionary drivers of soil microbial diversity through the rare biosphere. Applied and Environmental Microbiology. e02011-25.
文章链接：https://doi.org/10.1128/aem.02011-25。
