科学发现“光合”藻类如何在黑暗中生存和生长

在一项新研究中，比格洛海洋科学实验室的科学家们发现了一些单细胞藻类物种是如何度过大灭绝的，这一发现可能改变我们对全球海洋进程的理解。

像大多数藻类一样，颗石藻是能进行光合作用的，利用太阳的能量来制造食物。然而，小行星撞击的后果被认为是用几个月的黑暗笼罩地球，这对世界上大多数光合作用的生物来说是一个“死刑判决”。再加上其他效应的影响，这导致了90%以上的颗石藻物种的灭绝，这些物种是海洋中一些最有影响力的生物。然而，其他的物种却经受住了考验。

作为新研究的一部分，研究小组进行了实验室实验，显示一些颗石藻可以在没有光的情况下生存。这表明，这些生物必须有另一种方式来生产它们所需要的能量和碳。

论文的第一作者Jelena Godrijan说：“我们一直停留在藻类只是光合作用生物的范式上，长期以来，它们以其他方式进食的能力被忽视了，”他作为Bigelow实验室的博士后科学家进行了这项研究。“让颗石藻在黑暗中生长和生存对我来说是令人惊讶的，特别是当你想到当像恐龙这样的动物不能生存时，它们是如何设法生存的。”

该研究揭示了一些颗石藻物种如何使用以前未被认识的有机化合物作为碳源，而不是植物通常使用的二氧化碳。它们可以处理溶解的有机化合物，并在一个叫做渗透作用的过程中立即利用它们。这些发现可能解释了这些生物如何在黑暗的条件下生存，例如在小行星撞击之后，或者在阳光可以照射到的海洋深处。

这项研究发表在《新植物学家》杂志上，由比格洛实验室的另外两名研究人员，高级研究科学家William Balch和高级研究助理David Drapeau共同撰写。它对海洋中的生命有着深远的影响。

颗石藻是控制全球海洋和大气的过程中不可或缺的，包括碳循环。它们从大气中吸收溶解的二氧化碳，当它们死亡时，这些二氧化碳被输送到洋底。

Balch表示：“这对地球上的二氧化碳分布是非常重要的。如果我们没有这种生物碳泵，我们大气层中的二氧化碳将比现在高得多，可能是现在的2倍以上。”

颗石藻在缓解海洋酸度方面也发挥着重要作用，海洋酸度会对贝类和珊瑚等生物体产生负面影响。这些单细胞藻类从水中清除碳，在自己周围建立由石灰石制成的保护性矿物板，当它们死亡时，这些矿物板就会下沉。这个过程有效地将碱度抽到海洋深处，这在化学上增强了水的能力，使其能够抵抗变得更加酸性。

新研究显示，这些藻类还从水体更深的地方吸收了以前没有认识到的碳。这可能将颗石藻与一系列新的全球进程联系起来，并提出了关于它们在海洋中的作用的基本问题。

Balch说：“颗石藻以我们从未想象过的方式融入了全球循环。这项研究真的改变了我对黑暗地区食物网的思考，在那里光合作用显然没有发生。它改变了范式。”

研究人员接下来想进行海洋实验，观察颗石藻在自然环境中如何吸收营养，特别是在黑暗中。Godrijan希望她的工作将有助于揭示更多关于这种生物体、其意义以及它们在我们星球上的复杂作用。

Godrijan说：“颗石藻是很小很小的生物，但是它们对所有的生命有如此巨大的影响，大多数人甚至没有意识到。看到这么小的东西能对地球产生如此大的影响，它给我带来了对我们自己生活的希望。”