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研究發(fā)現(xiàn)饑餓的綠藻更喜歡吃活細(xì)菌

小知識(shí)科普研究人員藻類熒光吃掉細(xì)菌科學(xué)家綠藻細(xì)胞微生物學(xué)哥倫比亞大學(xué)


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(guó)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 。 這項(xiàng)研究今天發(fā)表在《ISME》雜志上 。
“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(guò)在陽(yáng)光下浸泡生產(chǎn)它們的食物 ， ”美國(guó)自然歷史博物館副館長(zhǎng)、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)食者它們是多么得挑剔 。 ”
【研究發(fā)現(xiàn)饑餓的綠藻更喜歡吃活細(xì)菌】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(jiàn)的例外 ， 但Kim的實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)探索混合營(yíng)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(wú)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(guò)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(lái)確定綠色熒光從海藻細(xì)胞內(nèi)部發(fā)出 。 在這個(gè)過(guò)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(méi)有被碰過(guò)） ， 當(dāng)其他營(yíng)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(guò)程中被殺死 ， ”Charvet說(shuō)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 。 ”
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(shuō)道：“幾十年來(lái) ， 科學(xué)家們已經(jīng)能夠發(fā)射衛(wèi)星并通過(guò)測(cè)量葉綠素獲得光學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)推斷全球浮游植物的分布 。 通過(guò)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(yíng)養(yǎng)的部分 ， 因?yàn)闆](méi)有簡(jiǎn)單的方法來(lái)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 。 ”
在Bock和Charvet領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)的同時(shí) ， 研究人員利用美國(guó)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(lái)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 。

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