研究發(fā)現(xiàn)饑餓的綠藻更喜歡吃活細(xì)菌

       據(jù)外媒報(bào)道，一項(xiàng)指出綠藻可能廣泛的吞噬作用的新研究暗示在環(huán)境微生物學(xué)中的改進(jìn)方法學(xué)。新研究表明，綠藻吃掉細(xì)菌的能力可能比之前認(rèn)為的更加廣泛，這一發(fā)現(xiàn)可能對(duì)環(huán)境和氣候科學(xué)至關(guān)重要。

這項(xiàng)由美國自然歷史博物館、哥倫比亞大學(xué)和亞利桑那大學(xué)的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)，五種單細(xì)胞綠藻在“饑餓”的時(shí)候會(huì)吃掉細(xì)菌，而且只在這些細(xì)菌還活著的時(shí)候才吃。

“傳統(tǒng)上，我們認(rèn)為綠藻是純粹光合作用的有機(jī)體，通過在陽光下浸泡生產(chǎn)它們的食物，”美國自然歷史博物館副館長、該研究的論文通訊作者之一Eunsoo Kim指出，“但我們已經(jīng)了解到，在條件適宜的情況下，有許多種綠藻也可以吃掉細(xì)菌。另外，我們還發(fā)現(xiàn)，作為進(jìn)食者它們是多么的挑剔。”

2013年，Kim和她的同事們首次提供了綠藻以細(xì)菌為食的確鑿證據(jù)，他們?cè)谝环N產(chǎn)自明胞菌屬的藻類中證明了這一點(diǎn)。雖然該領(lǐng)域的一些人認(rèn)為這種行為是罕見的例外，但Kim的實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)探索混合營養(yǎng)是否也存在于其他類型的綠藻中。在哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測(cè)站的研究生Nicholas Bock和博物館博士后Sophie Charvet領(lǐng)導(dǎo)的研究小組提出一種新的實(shí)驗(yàn)方法之前，這是一種很難證實(shí)的行為。

研究人員使用一種無毒熒光染料標(biāo)記的活細(xì)菌進(jìn)行了喂食實(shí)驗(yàn)，并將這些細(xì)菌跟五種不同的單細(xì)胞綠藻——被叫做prasinophytes——結(jié)合，然后通過流式細(xì)胞儀進(jìn)行分析。據(jù)悉，流式細(xì)胞儀可以幫助科學(xué)家分析溶液中的細(xì)胞特性。流式細(xì)胞儀檢測(cè)到隨著時(shí)間的推移，藻類細(xì)胞中的綠色熒光水平不斷增加，這表明藻類正在吞噬發(fā)光的細(xì)菌。為了確認(rèn)確實(shí)發(fā)生了吞食，研究人員使用了高精度顯微鏡來確定綠色熒光從海藻細(xì)胞內(nèi)部發(fā)出。在這個(gè)過程中，研究小組發(fā)現(xiàn)了這些挑食者的兩個(gè)特別的怪癖：他們測(cè)試的藻類只吃活細(xì)菌（實(shí)驗(yàn)中死亡的細(xì)菌沒有被碰過），當(dāng)其他營養(yǎng)物質(zhì)含量較低時(shí)，它們吃得更多。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)綠藻的環(huán)境研究具有重大意義。

“傳統(tǒng)上，當(dāng)人們研究海洋中的藻類對(duì)環(huán)境樣本的細(xì)菌攝食時(shí)，他們使用熒光標(biāo)記的細(xì)菌，這些細(xì)菌在標(biāo)記過程中被殺死，”Charvet說道，“至少在我們培養(yǎng)的五種藻類菌株中，它們優(yōu)先以活細(xì)菌為食，而似乎忽略了被殺死的細(xì)菌。這意味著，由于所使用的方法，藻類對(duì)自然環(huán)境中細(xì)菌群落的影響可能被嚴(yán)重低估了?！?/span>

綠藻遍布世界各地并幫助形成了水生食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。跟其他光合作用的有機(jī)體如藍(lán)藻、硅藻和甲藻——它們有一個(gè)總稱浮游植物——一起，綠藻起到了某種生物碳泵的作用，其消耗二氧化碳的規(guī)模相當(dāng)于陸地生態(tài)系統(tǒng)中的樹木和其他陸地植物。

Bock說道：“幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)能夠發(fā)射衛(wèi)星并通過測(cè)量葉綠素獲得光學(xué)數(shù)據(jù)來推斷全球浮游植物的分布。通過研究，我們已經(jīng)了解到浮游植物對(duì)碳循環(huán)至關(guān)重要。這里的假設(shè)是所有的葉綠素只是代表光合作用。這不能解釋混合營養(yǎng)的部分，因?yàn)闆]有簡單的方法來檢測(cè)它們是否在吃其他細(xì)胞。我們的研究強(qiáng)調(diào)，實(shí)際情況要復(fù)雜得多?！?/span>

在Bock和Charvet領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，研究人員利用美國自然歷史博物館和畢格羅海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的John Burns建立的基于基因的預(yù)測(cè)模型來研究綠藻吃細(xì)菌。這些預(yù)測(cè)跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，并表明這種行為在綠藻生命樹中更為普遍。