铁在藻类中储存的秘密

2020-01-03 400藻类

根据最近发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上的一篇论文,新的研究表明,铁在藻类中储存的秘密,浮游植物的铁储存策略可能决定哪些物种能在不断变化的海洋中茁壮成长,并对海洋食物网产生影响。这项研究检查了两种主要的铁储存方法,发现其中一种可以使物种更有弹性地应对稀有和必要元素的短缺。

铁在藻类中储存的秘密

“浮游植物储存铁的能力推动了重要的化学循环,并塑造了整个海洋的生态,”作者Ben Twining说。“如果我们想了解海洋将如何应对气候变化,我们需要了解铁循环。”

这项研究的重点是硅藻,一种生活在玻璃壳内的单细胞藻类,是最丰富的浮游植物群之一。 Twining认为,它们成功的一个秘密是它们储存铁的能力·,铁是一种重要的营养物质,在全球40%的海洋中都是稀缺的。硅藻储存铁的方法主要有两种:一种是把铁分子储存在一个叫做液泡的囊状器官中,另一种是化学方法把它们锁在铁蛋白中。

研究结果

研究人员发现,使用铁蛋白的硅藻比竞争对手更有优势。铁往往以脉冲的形式进入贫困地区,被风暴刮起并搅动富含铁的深水,或者被风从遥远的地方带走灰尘。随之而来的是一场显微镜下的进食狂潮:浮游植物攫取铁元素,并利用其迅速繁殖。研究小组发现,制造铁蛋白的硅藻能够利用这些充足的时间,为随之而来的长时间缺铁做准备。

Twining说:“松鼠能储存的坚果越多,就越有可能度过困难时期。”“我们认为同样的过程也适用于浮游植物和铁。”

研究意义

随着气候变化改变了全球海洋中铁的分布,一些地区的铁含量将会下降——这对制造铁蛋白的硅藻来说是个好消息。有利的条件可以帮助它们战胜其他种类的硅藻,最终影响它们生活的生态系统中的食物网,甚至大的海洋循环。

研究人员通过新的方法得出了这些结论。北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina Chapel Hill)的Adrian Marchetti教授的团队利用先进的测序技术,观察了硅藻在遇到铁脉冲时的基因表达情况,而Twining则测量了单个细胞内的铁含量。

Twining说:“铁在藻类中储存的秘密,这项研究将分子和生化测量联系起来,以揭示一个自然浮游植物群落中单个物种的行为,这种方法非常罕见,有望成为未来的研究方向。”“我认为这是海洋学的新浪潮,可以展示浮游植物群落是如何塑造海洋的。”

引用

Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Secrets of iron storage in algae: Iron storage strategies may determine which species thrive in changing oceans." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 December 2018.
www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181212093317.htm.

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