编辑推荐：
为探究冰川融化与微生物的关联及冰藻应用潜力，研究人员对奥地利阿尔卑斯山 Ancylonema alaskanum 开展形态与理化分析。利用多种显微技术及光谱分析，发现其细胞结构特征，且伴生矿物为非 tronite 和伊利石，为冰川生态研究及资源开发提供依据。
在全球气候变暖的大背景下，冰川消融速度不断加快，这一现象背后蕴含着复杂的机制。其中，冰面有机物引发的表面黑化效应逐渐成为科学界关注的焦点。冰川原本凭借其白色表面能够反射高达 99% 的太阳辐射，从而对大气起到降温作用。然而，一旦积雪覆盖减少或雪反照率降低，极有可能打破寒区的保护机制，进一步加剧全球变暖。值得注意的是，冰川表面存在着多样且动态互动的微生物群落，它们通过降低冰面反照率加速冰川融化，形成 “冰藻大量繁殖 — 冰面变暗 — 融化加速” 的恶性循环。尽管目前关于冰川表面藻类生物量的研究较多，但仅有少数藻类物种占据主导地位，而像 Ancylonema alaskanum 这类单细胞冰藻的相关研究数据却极为匮乏。深入了解这类极端环境微生物的形态结构与生存机制，不仅有助于揭示冰川生态系统的奥秘，还能为开发其在工业和医药领域的潜在价值提供关键线索。
来自波兰玛丽亚?居里 - 斯克沃多夫斯卡大学、捷克查尔斯大学等机构的研究人员，针对采自奥地利阿尔卑斯山 Langtaler Ferner 冰川的 Ancylonema alaskanum 活体藻细胞，开展了跨学科的形态学与环境分析研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为冰川冰藻的基础生物学研究及气候变化相关研究提供了新的视角。
研究人员采用了多种关键技术方法：通过明场光学显微镜观察细胞的基本形态；利用荧光显微镜结合 Calcofluor white、Hoechst 33342、Rhodamine 123 等荧光染料，对细胞结构（细胞壁、细胞核、线粒体等）进行特异性染色和成像；运用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）分析细胞表面形态与粗糙度；借助 SEM/EDS 技术确定细胞的元素组成；采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对伴生矿物进行成分鉴定。
细胞形态与结构特征
明场显微镜观察显示，Ancylonema alaskanum 细胞呈圆柱形，边缘宽圆，细胞内可见颗粒。细胞大小分布呈现多态性，其中 10-12 μm 的细胞占比最高（29.7%），最大细胞超过 18 μm。荧光显微镜染色结果表明，细胞壁可被 Calcofluor white 染色，提示其可能含有纤维素成分；细胞核呈圆形，位于细胞中央，靠近叶绿体，且细胞未显示凋亡或坏死迹象；活性线粒体经 Rhodamine 123 染色后呈绿色荧光，定位于细胞中央；尼罗红染色显示脂质在叶绿体类囊体膜中呈双椭圆形分布；吖啶橙染色则揭示酸性区室（如叶绿体）的存在。
细胞表面与元素分析
SEM 成像显示，细胞表面较为平整，无显著分化结构，但可见单个颗粒。AFM 分析进一步表明，细胞表面具有一定粗糙度，平均粗糙度（Ra）约为 8.8-9.1 nm，存在微小峰状结构，这与 SEM 观察结果形成互补。SEM/EDS 分析证实，细胞主要由碳（C）、氮（N）、氧（O）、镁（Mg）组成，同时含有硅（Si）、钾（K）、钙（Ca）、铁（Fe）等微量元素。
伴生矿物组成
通过 DIC 显微镜观察发现，伴随冰藻的岩石碎屑呈现类似蛋白石的彩虹色光泽，具有尖锐不规则边缘和珍珠光泽层状结构。FTIR 光谱分析显示，这些矿物主要为非 tronite（HQI=90.44）和伊利石（HQI=94.09），属于黏土矿物，可能通过离子交换或吸附作用与藻类形成共生关系。
研究结果表明，Ancylonema alaskanum 通过独特的细胞结构（如中央大液泡、活性线粒体）和表面特性适应极端低温、高辐射环境，其与黏土矿物的相互作用可能影响冰川表面的物质循环与能量代谢。此外，该研究首次通过多技术联用，系统揭示了该物种的形态学与理化特征，为冰川微生物群落的生态功能研究提供了模型。值得关注的是，冰藻通过降低反照率加速冰川融化的机制，进一步印证了微生物在气候反馈中的关键作用。同时，其代谢产物（如多不饱和脂肪酸、抗冻蛋白）的潜在药用价值，为极端环境生物资源的开发奠定了基础。
这项研究不仅填补了 Ancylonema alaskanum 基础生物学数据的空白，还为理解冰川生态系统对气候变化的响应提供了微观视角。未来研究可进一步探索冰藻与矿物的相互作用机制，以及其次级代谢产物在医药和生物技术领域的应用潜力，为应对全球变暖和开发新型生物资源提供双重启示。
