海绵被认为是现存最古老的多细胞动物。对于现存的所有后生动物而言，海绵和微生物之间的共生关系具有最长的进化历史。海绵特有或偏好与海绵共生的微生物系统发育簇在海绵体中广泛存在，并一定程度上代表了与海绵存在紧密共生关系的微生类群，对这些特殊的微生物系统发育簇的研究将有助于我们认知微生物与海绵之间的共生演化过程。Arenicellales 目的硫氧化海绵共生菌存在于深海和浅海环境下的多种海绵物种中，显示与海绵之间存在广泛的共生关系，但目前缺乏关于 Arenicellales 目硫氧化海绵共生菌在海绵中的分布特征、功能特性以及共生适应性机制的系统性认知。本研究基于宏基因组学数据，通过系统发育分析、全球性分布调查以及比较基因组学等研究方法对分属于 Arenicellales 目的硫氧化海绵共生菌进行了系统分析。我们采集了 4 种深海海绵，基于细胞色素 c 氧化酶 I 分子鉴定的方法显示其均属于玻璃海绵纲海绵。从四种海绵 中我们分拣获得了 5 个高质量的Arenicellales 目的微生物基因组草图序列（metagenome-assembled-genomes, MAGs），它们与已发表 12 个海绵共生菌 MAGs 一起，组成了 Arenicellales 目 LS SOB 科中四个独立的分支。全球性分布调查表明 Arenicellales 目海绵共生菌存在于地理分布广泛的多种海绵中，并且其分布显示出低微生物丰度海绵物种偏好性。我们推断 Arenicellales 目海绵共生菌对低微生物丰度海绵的共生偏好性可能与其 对氨基酸、肽、甜菜碱、亚精胺和腐胺等有机物质的代谢偏向性有关。在碳固定和硫氧化的代谢能力上，不同分支的 Arenicellales 目硫氧化海绵共生菌发生了分歧。深海来源的 Clade D 分支核心成员缺失了 sox 硫氧化复合体和亚硫酸盐还原酶编码基因（dsr），预示着该分支成员在与深海海绵的共生过程中可能出现了功能分化，呈现出向专性异养菌转变的演化趋势。Clade D 分支成员作为深海海绵的一类优势共生微生物，含有丰富的病毒防御系统编码基因，这表明其参与宿主防御的潜在功能角色。此外，Clade D 分支核心成员基因组显示出简化特征并具 有较快的进化速率，这表明其对深海环境的适应性演化。 我们的研究结果扩展了关于硫氧化海绵共生微生物多样性和功能进化的认知，为研究海绵和硫氧化细菌的共生演化过程提供了新的视角，将有助于更为全面的认知生命的共生演化过程。