由俄克拉何马大学领导的一项为期七年的旗舰研究，探索了环境压力如何影响不同的生态过程，形成地下水中微生物群落的组成和结构，该研究发表在《自然微生物学》杂志上。
在OU环境基因组学研究所所长周纪忠的带领下，这项研究的重点是群落组装，这是关于塑造微生物群落组成和结构的动态和复杂过程。研究人员利用这一概念来了解不同的微生物物种如何栖息在一个环境中，它们如何相互作用，如何与环境相互作用，以及这些相互作用如何影响生态系统的整体功能。
“我们分析了200多个生物地球化学变量，观察了近29,000组类似的微生物，以理论化群落组装过程与环境压力之间的关系，”周说。“我们发现，随机或随机的组装过程对塑造群落结构至关重要，但随着压力的增加，它们的相对重要性会降低。”
研究小组从美国能源部橡树岭野外研究中心(Oak Ridge Field Research Center)的大约100口井中采集了地下水样本，进行了全面的物理和化学分析以及微生物组分析。橡树岭曾是核废料处理场。
“当我们检查橡树岭的地下水时，我们发现它显示出非常大的环境条件梯度。一些地区受到极高水平的铀、硝酸盐和各种重金属和放射性金属的污染。”“地下水的pH值从大约2到11不等，这为辨别群落聚集过程和环境压力之间的关系提供了前所未有的机会。”
他们发现，随着压力的增加，许多物种受到抑制，而那些具有更高耐受性的物种则会茁壮成长。然而，在低压力或无压力的环境下，物种生长得更快，导致更高的出生、死亡和迁徙频率。
“我们发现，像限制微生物传播的扩散限制和微生物的随机出生和死亡这样的过程随着压力而减少，而异质选择，指的是不同的环境条件有利于不同的微生物，随着压力而增加，”周说。
通过了解微生物群落是如何在环境压力下聚集、繁殖或死亡的，专家们可以通过操纵有利于有益微生物群落的条件来制定策略，以恢复受污染的地点，特别是地下水环境。
“生物修复依靠微生物来降解或转化污染物，了解微生物群落可以优化这些过程，”周说。“我们的研究有助于更深入地了解微生物生态学，特别是群落聚集中随机和确定性过程之间的平衡，并对生态系统恢复，环境监测，甚至微生物生态学教育具有广泛的意义，”周说。
