研究發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，這一發現可能對環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的實驗室繼續探索混合營養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光的細菌。為了確認確實發生了吞食，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出。在這個過程中，研究小組發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），當其他營養物質含量較低時，它們吃得更多。這些發現對綠藻的環境研究具有重大意義。

“傳統上，當人們研究海洋中的藻類對環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，“至少在我們培養的五種藻類菌株中，它們優先以活細菌為食，而似乎忽略了被殺死的細菌。這意味著，由于所使用的方法，藻類對自然環境中細菌群落的影響可能被嚴重低估了。”

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模相當于陸地生態系統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射衛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。”

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。