极地藻类可能影响热带海洋生物地球化学和食物网

一种微小的单细胞生物可能对世界基本化学成分在生物体和非生物环境之间的循环方式产生重大影响。这种名为Polarella的藻属是一种甲藻，曾被认为仅限于地球极地地区，但一个研究小组发现，它在墨西哥沿岸的东热带北太平洋海域数量众多，且影响深远。

　　

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<p>一种微小的单细胞生物可能对世界基本化学成分在生物体和非生物环境之间的循环方式产生重大影响。这种名为极光藻（Polarella）的藻属曾被认为仅限于地球极地冰盖区域，但一个研究小组发现，它在墨西哥沿岸的东热带北太平洋海域数量众多，且影响深远。p>
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<p>南卡罗来纳大学 (USC) 的研究人员于 5 月 26 日在<a href="https://spj.science.org/doi/10.34133/olar.0094"><em><u><u><em>《海洋-陆地-大气研究》em>u>u>em>a>上发表了他们的研究成果。p>
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<p>Polarella 是一种甲藻，构成了海洋微生物群落的主要部分，对全球初级生产力做出了重大贡献，第一作者 Birch Maxwell Lazo-Murphy 说道。他是<a href="https://sc.edu/study/colleges_schools/artsandsciences/earth_ocean_and_environment/our_people/directory/peng_nick.php"><u><u>Xuefeng “Nick” Pengu>u>a>实验室的海洋科学博士学位研究生，也是本文的通讯作者和南加州大学地球、海洋与环境学院的助理教授。p>
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<p>“了解自由生活的甲藻（而非与其他生物共生的甲藻）在动态环境中的作用至关重要，因为这些栖息地通常具有很高的微生物多样性和生态位分化，”拉佐-墨菲说。“深入了解这些环境将有助于更准确地预测这些全球重要群体将如何应对环境变化。”p>
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<p>海洋系统中的缺氧区（ODZ）就是这样一种动态环境，这里的氧气含量极低，即使是最先进的传感器也常常无法检测到。这是由一种名为再矿化的过程造成的，该过程涉及生物物质衰变为其基本化学组成部分。根据拉佐-墨菲和彭的研究，这些区域占地球海洋面积的不到1%，但却造成了全球33%的生物可利用氮的损失——而氮对植物生长、人类健康等都至关重要。p>
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<p>彭说：“ODZ的规模不断扩大，部分原因是人类活动引起的变暖，因此ODZ及其各自的微生物群落在全球营养循环中的作用变得越来越重要。”p>
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<p>为了更好地了解这些区域的特定微生物群落，包括它们如何应对变化以及如何潜在地影响营养循环，研究人员使用了一种名为宏转录组学的技术。他们从东热带北太平洋（世界上最大的氧释放区）的富氧表层、中层和缺氧深层采集海水样本。他们提取并测序了遗传物质，从而鉴定了每个样本中存在的特定生物。p>
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<p>“我们发现，北极藻（Polarella）对东热带北太平洋微生物群落的贡献出乎意料地高，这种藻被认为具有双极分布，”拉佐-墨菲说。“一旦我们确定了它们的丰度，我们就开始了解北极藻的功能和基因表达，以及它们对ODZ中营养循环的影响。”p>
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<p>进一步分析显示，北极藻的应激反应基因表达增加，范围从表层样本中的最低应激水平到缺氧深层样本中的最高应激水平。研究人员还发现，越靠近表层，光合作用（将阳光转化为能量）的基因表达水平就越高。此外，他们还发现，虽然来自低氧或无氧区域的<em><em>&nbsp;北极藻em>em>的基因表达总体较低&nbsp;，但参与运输有机和无机营养物质的基因表达水平更高。拉佐-墨菲表示，这表明北极藻拥有机会主义的生活方式，会利用任何可能存在的资源。p>
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<p>拉佐-墨菲说：“总的来说，这些发现表明，极光藻在极地地区以外也能繁衍生息，而且可能在海洋中发挥着比我们之前认识到的更重要的生态和生物地球化学作用。”p>
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<p>西蒙斯基金会海洋微生物学博士后奖学金和西蒙斯水生微生物生态学和进化早期职业研究员奖资助了这项研究。p>