美国Bigelow海洋科学实验室的最新一项研究揭示了一种蝾螈卵里藻类与其共生的关系,研究成果已经发表在《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)上。结论表明,这些卵与藻类竞争,以吸收周围环境中的碳——这一发现可以为黑暗海洋中的类似过程提供信息。
植物和动物有时会以互利共生的方式合作,例如,珊瑚为生活在其中的藻类提供保护环境,并从藻类中吸收氧气和养分,从而使两者都受益。原本,科学家们认为,蝾螈卵和藻类可能是通过交换糖分子来互相帮助的,但是经过一系列实验室实验,亚利桑那大学的分子生物学家John Burns和他的同事Solange Duhamel以及葛底斯堡学院的Ryan Kerney认为事实并非如此。Burns是Bigelow海洋科学实验室的最新的资深研究科学家,他的大部分研究都在探索细胞生物学中的异常情况如何为理解更大系统的运作方式提供信息。
Burns指出,藻类和脊椎动物之间的直接联系是罕见的,所以主要的问题是为什么这种共生关系一开始就存在,了解藻类和蝾螈的卵之间的化学对话对于理解它们之间的关系以及对其他共生关系的影响至关重要。
藻类和其他植物从周围环境中除去二氧化碳,用于关键的生化过程,例如合成必需的分子。动物必须吸收或“固定”碳,以废物尿素的形式排出。动物也会固定少量的碳,以用于其他生化途径——其中包括研究人员发现的斑点蝾螈胚胎。
Burns认为,这种能力可以提供一条“捷径”,使胚胎中的生化过程更加有效。所有动物都必须合成并处理数十个分子,才能进行生命所必需的过程,例如将食物转化为能量和废物。碳是这些过程中必不可少的元素之一,如果能够快速地吸收额外的碳原子,将会带来便利的进化优势。如今的研究通常没有考虑到动物可以固定少量碳的事实。了解植物和动物实际上可以竞争碳,是理解这些共生关系中真正发生了什么的关键。
尽管藻类和植物需要阳光来固定碳,但蝾螈的卵却不需要。Burns强调卵中发生的过程可能与某些海洋微生物中发生的过程相似,并且它们可以作为通常被忽视的碳固定模式的有用方法。先前的研究表明,即使在漆黑的夜晚,海洋中的碳固定作用仍在继续。它也发生在太阳无法触及的深海中,但这些过程在全球范围内的影响程度一直不清楚。
Burns提到,更多地了解这些化学对话可以使我们了解固碳的作用,并帮助我们开始了解它对全球海洋的影响有多大,这项对蝾螈卵内微小世界的研究可以促使我们对无机碳竞争的影响提出新的问题,特别是在整个食物网的共生过程中。
(刁何煜 编译)