研究發(fā)現饑餓的綠藻更喜歡吃活細菌

據外媒報道，一項指出綠藻可能廣泛的吞噬作用的新研究暗示在環(huán)境微生物學中的改進方法學。新研究表明，綠藻吃掉細菌的能力可能比之前認為的更加廣泛，這一發(fā)現可能對環(huán)境和氣候科學至關重要。

這項由美國自然歷史博物館、哥倫比亞大學和亞利桑那大學的科學家們領導的研究發(fā)現，五種單細胞綠藻在“饑餓”的時候會吃掉細菌，而且只在這些細菌還活著的時候才吃。

“傳統(tǒng)上，我們認為綠藻是純粹光合作用的有機體，通過在陽光下浸泡生產它們的食物，”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，“但我們已經了解到，在條件適宜的情況下，有許多種綠藻也可以吃掉細菌。另外，我們還發(fā)現，作為進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菌為食的確鑿證據，他們在一種產自明胞菌屬的藻類中證明了這一點。雖然該領域的一些人認為這種行為是罕見的例外，但Kim的實驗室繼續(xù)探索混合營養(yǎng)是否也存在于其他類型的綠藻中。在哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的研究生Nicholas Bock和博物館博士后Sophie Charvet領導的研究小組提出一種新的實驗方法之前，這是一種很難證實的行為。

研究人員使用一種無毒熒光染料標記的活細菌進行了喂食實驗，并將這些細菌跟五種不同的單細胞綠藻——被叫做prasinophytes——結合，然后通過流式細胞儀進行分析。據悉，流式細胞儀可以幫助科學家分析溶液中的細胞特性。流式細胞儀檢測到隨著時間的推移，藻類細胞中的綠色熒光水平不斷增加，這表明藻類正在吞噬發(fā)光的細菌。為了確認確實發(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胞內部發(fā)出。在這個過程中，研究小組發(fā)現了這些挑食者的兩個特別的怪癖：他們測試的藻類只吃活細菌（實驗中死亡的細菌沒有被碰過），當其他營養(yǎng)物質含量較低時，它們吃得更多。這些發(fā)現對綠藻的環(huán)境研究具有重大意義。

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

綠藻遍布世界各地并幫助形成了水生食物網的基礎。跟其他光合作用的有機體如藍藻、硅藻和甲藻——它們有一個總稱浮游植物——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，科學家們已經能夠發(fā)射衛(wèi)星并通過測量葉綠素獲得光學數據來推斷全球浮游植物的分布。通過研究，我們已經了解到浮游植物對碳循環(huán)至關重要。這里的假設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，因為沒有簡單的方法來檢測它們是否在吃其他細胞。我們的研究強調，實際情況要復雜得多?！?/p>

在Bock和Charvet領導實驗的同時，研究人員利用美國自然歷史博物館和畢格羅海洋科學實驗室的John Burns建立的基于基因的預測模型來研究綠藻吃細菌。這些預測跟實驗結果一致，并表明這種行為在綠藻生命樹中更為普遍。