(起原：MIT News)
海洋中最诡秘的生物之一是眇小且带有翡翠颜色的原绿球藻（Prochlorococcus marinus）。这种比东谈主类红细胞还要小的单细胞袖珍浮游生物庸碌漫衍在海洋上层水域，是地球上数目最多的光合作用生物，原绿球藻的固碳能力致使可与陆地作物相忘形。如今，科学家研究发现，这种眇小的绿色生物在海洋碳轮回和碳储存中饰演着至关紧迫的脚色。
最近，MIT 的科学家发现了原绿球藻在迂回海洋生态方面的一项新功能——“DNA构建块的交叉喂养”。在发表在 Science Advances 上的一篇论文中，研究团队指出，这些微生物会将过剩的化合物开释到周围环境中，这些化合物随后被其他海洋生物接收，用作养分起原、能量供应或代谢迂回物。换句话说，原绿球藻排放的烧毁物成了其他微生物的贵重资源。
更道理的是，这种交叉喂养推崇出规定的周期性：原绿球藻时常在夜间开释这些分子，而其他微生物会速即将其接收。研究发现，关于海洋中最丰富的细菌之一 SAR11 而言，这些夜间的“零食”具有一样削弱剂的作用，无意减缓它们的代谢速率，为第二天的活跃情景累积能量。
伸开剩余82%通过这种交叉喂养，原绿球藻不单是是在浅陋地开释过剩物资，还在匡助盛大微生物群落完好意思可抓续助长。这种互动形式可能为寰球规模内微生物的日常节奏奠定了基础。
MIT 西席、该研究的共同作家 Sallie “Penny” Chisholm 示意：“海洋生态系统中两类最丰富微生物之间的关系一直是海洋学家存眷的谜题。”早在 1986 年，她便参与了原绿球藻的发现。她补充谈：“如今，咱们终于无意窥见它们之间精妙的统一关系，这种统一看护了广大海域中微生物的助长与生态均衡。”
由于原绿球藻和 SAR11 庸碌漫衍于上层海洋，研究团队揣度，这些分子之间的交换可能是海洋中最要津的交叉喂养关系之一，在海洋碳轮回中证据着紧迫作用。
“通过潜入研究交叉喂养的细节和各样性，咱们正徐徐揭示塑造碳轮回的要津力量。”该研究的第一作家、MIT 地球、大气与行星科学系研究员 Rogier Braakman 示意。
参与这项研究的其他MIT合作家还包括 Brandon Satinsky、Tyler O’Keefe、Shane Hogle、Jamie Becker、Robert Li、Keven Dooley 和 Aldo Arellano。此外，来自伍兹霍尔海洋研究所的 Krista Longnecker、Melissa Soule和Elizabeth Kujawinski 也共同参与了研究。
发现“飘浮者”
交叉喂养在微生物寰球中尽头普遍，但这仍是逾期常在关系密切的群落中赢得了更潜入的研究。举例，在东谈主类肠谈内，微生物互相距离很近，无意约略地交换资源并共同受益。
比拟之下，原绿球藻是一种目田漂浮的微生物，时常受到海洋上层水流的翻滚和夹杂作用。尽管科学家早已揣度这些浮游生物在一定进度上参与了交叉喂养，但它们具体何如互动以及哪些微生物从中受益，一直难以明确。由于原绿球藻排放的物资浓度极低，难以被检测，这也为研究带来了不小的挑战。
可是，在 2023 年的一项研究中，Braakman 与伍兹霍尔海洋研究所的科学家合作，应用他们首创的时代得胜测量了海水中的微量有机化合物。在履行室中，研究东谈主员在不同条款下培养了多种原绿球藻菌株，并对其开释的物资进行了分析。后果泄漏，原绿球藻主要分泌的物资包括嘌呤和嘧啶，它们是 DNA 的紧迫构建块。此外，这些分子还富含氮，这一发现令研究团队感到猜疑。
原绿球藻主要生活在氮含量较低的海洋区域，按照常理，ag百家乐怎么杀猪它们理当尽可能保留总共含氮化合物。那么，为什么它们会遴荐开释这些非凡的化合物呢？
寰球“交响乐”
在最新的研究中，研究东谈主员潜入探讨了原绿球藻的交叉喂养机制过火对多种海洋微生物的影响。
当先，他们研究了原绿球藻何如合成并应用嘌呤和嘧啶，并将这些化合物开释到周围环境中。通过对已发表的基因组进行比较，研究团队筛查了与嘌呤和嘧啶代谢接洽的基因。他们发现，这些化合物一朝合成，主要被用于 DNA 的生成和微生物基因组的复制。尽管大部分嘌呤和嘧啶会被回收再应用，但最终仍有一丝被开释到环境中。原绿球藻似乎在尽可能高效地应用这些化合物后，将过剩的部分排放出去。
研究团队进一步分析了基因抒发数据，发现回收嘌呤和嘧啶的基因在薄暮时段基因组复制岑岭的几小时后才达到抒发岑岭。这一发现促使他们潜入探究，哪些生物可能从原绿球藻夜间开释的分子中获益。
为了解答这个问题，研究东谈主员分析了 300 多种异养微生物的基因组。异养微生物通过豪侈有机碳看护糊口，而不是依靠光合作用合成碳。研究团队揣度，这些异养微生物可能会应用原绿球藻开释的有机烧毁物。分析后果泄漏，大大齐异养微生物齐佩带与接收嘌呤或嘧啶接洽的基因，部分微生物致使同期具备接收两种化合物的能力。这标明，微生物在交叉喂养经过中沿着不同的进化旅途发展，以符合各样资源应用神志。
进一步研究中，团队异常存眷一种偏好嘌呤的微生物——SAR11，它是海洋中数目最多的异养微生物。在比较 SAR11 不同菌株的基因时，他们发现，各菌株在应用嘌呤的神志上存在各别：有些菌株无意平直接收并齐备应用嘌呤，而有些则将嘌呤主见为能量、碳或氮。这种各样化的应用战术背后究竟是什么身分在启动？
谜底在于当地环境的影响。研究团队通过宏基因组分析，对寰球 600 多个海水样本中的微生物集体基因组序列进行了比较，并不息采样所在的环境数据进行分析。后果发现，当海水中的氮含量较低时，SAR11 会应用嘌呤中的氮元素；而在氮含量足够的情况下，它们则将嘌呤手脚碳源或能量起原。这一发现揭示了不同海洋环境下，微生物群落在遴荐压力作用下何如生动诊疗代谢战术。
“这项研究标明，海洋中的微生物之间建立了超出咱们预期的复杂关系，这些关系促进了它们的助长后劲。”这篇论文的共同作家 Kujawinski 示意。
为了进一步考证这一机制，研究团队在履行室中开展了履行，不雅察嘌呤对 SAR11 的平直影响。他们将细菌培养在不同浓度的嘌呤环境中，无意地发现嘌呤会减缓细菌的宽泛代谢行动，致使扼制其助长速率。可是，当细胞处于环境压力条款下时，这些细菌依然无意助长出雄厚健康的细胞。这标明，嘌呤激发的代谢暂停可能匡助细菌诊疗情景，为助长累积能量，从而更好地莽撞外界压力。
“原绿球藻逐日开释嘌呤的脉冲，可能是一种日常轮回的扼制信号，使 SAR11 的代谢暂时停滞，以便在第二天太阳腾飞时，它们能作念好充分准备。” Braakman 示意，“因此，咱们合计原绿球藻在海洋代谢的日常‘交响乐’中饰演着提醒者的脚色。交叉喂养在这些微生物之间创造了寰球规模的同步节奏。”
这项研究赢得了西蒙斯基金会和好意思国国度科学基金会的部分资助。
原文联接：
https://news.mit.edu/2025/abundant-phytoplankton-feeds-marine-microbe-global-network-0103ag百家乐代理
发布于：北京市