教育新闻网夏威夷大学马诺阿分校海洋学系微生物海洋学中心：研究和教育( C-MORE )的一个研究小组宣布在夏威夷水域发现了两种新的和不寻常的硅藻(浮游植物)物种。与加州大学圣克鲁斯分校和加州州立大学圣马科斯分校的合作者。还发现这些生物可以固定氮，这是一个关键过程，可以将气态氮转化为一种形式，以支持它们栖息的缺乏营养的开阔海洋的生产力。研究结果发表在《自然通讯》上。
硅藻具有由玻璃状二氧化硅制成的复杂图案的细胞壁，是最著名和最具魅力的浮游植物之一。它们在营养丰富的条件下表现最佳。在夏威夷周围缺乏营养的开阔海域，硅藻难以获得足够的氮来生长。
为了解决这个问题，一些硅藻与固氮蓝藻建立了共生关系。这些特殊的内共生蓝细菌可以吸收溶解的氮气——在海水中含量丰富，但硅藻无法接触到——并将其转化为氨，这是一种硅藻可以轻松利用的氮形式，但在公海中却非常稀少。通过在玻璃房内藏匿蓝藻，硅藻拥有自己的个人氮气发生器。它们成为一个自我受精系统。
C-MORE研究员、该研究的主要作者克里斯托弗·施瓦茨( Christopher Schvarcz ) 说： “海洋学家多年来一直了解夏威夷周围水域中的这些硅藻-蓝藻共生体，但我们发现的物种完全不同。”
这些类型的共生体更广为人知的例子很容易在显微镜下发现，因为硅藻宿主是具有径向对称性的大型“中心”细胞，而生活在其中的内共生蓝细菌形成细胞链，发出明亮的黄橙色用蓝光照射时发出荧光。
Schvarcz 分离出的新硅藻种类更小，属于不同的谱系，具有双侧对称的细长形状。它们的共生体也更小，是单细胞的，并且在荧光灯下不会发光，因为它们不含叶绿素，使它们在硅藻内部几乎不可见。这很可能解释了为什么他们这么长时间都没有被发现。Schvarcz 通过在实验室中将海水样本添加到贫氮生长培养基中，然后在数周和数月的时间内在显微镜下仔细检查培养物，以观察会生长什么样的浮游植物，从而发现了这一新物种。
“结果令人惊讶，”与 Schvarcz 合作开展该项目的UH Mānoa 教授Grieg Steward说。“新的硅藻与淡水中发现的物种有关。我们不知道我们会发现他们的表亲在遥远的公海中茁壮成长。Chris 的工作非常重要地提醒我们，只要有一点耐心和仔细观察，人们仍然可以学到很多东西!”
寻找不寻常的模式
当团队测量培养物的每日固氮模式时，另一个惊喜出现了。之前研究过的物种倾向于在白天或晚上集中它们的固氮活动，但不是两者兼而有之。
“对于这些新物种，我们发现了一种不同寻常的杂交模式，” C-MORE的研究员Sam Wilson说，他领导了使用定制设备测量培养物的固氮率的工作。“这些细胞在午夜左右从黑暗中开始固定氮，一直持续到早上、下午和傍晚。然后他们在日落前后休息六个小时。我们还不知道他们为什么要这样做，但发现这种奇怪的模式是令人兴奋的，因为这意味着我们将要从旧的过程中学到新的东西。”
