浮游世界:塔拉海洋探险的第一个科学成果

   日期:2019-01-12     浏览:15    评论:0    
核心提示:当你提到对地球生命至关重要的丰富的生态系统时,人们往往会想到热带雨林,但海洋浮游生物实际上也同样重要。漂浮在海洋上层的微

当你提到对地球生命至关重要的丰富的生态系统时,人们往往会想到热带雨林,但海洋浮游生物实际上也同样重要。漂浮在海洋上层的微生物在全球范围内被称为“浮游生物”;它们共同产生我们一半的氧气,作为碳汇,影响我们的天气,并作为海洋食物链的基础,维持着我们赖以生存或从中获得乐趣的大型鱼类和海洋哺乳动物。
“除了与塔拉探险基金会合作开发出的尖端科学之外,这次探险还向全世界的人们展示了海洋对我们自身健康的重要性,”EMBL和CNRS的塔拉海洋主管埃里克·卡尔森梯(Eric kar)说。
浮游生物里有什么?
科学家们从主要的海洋区域捕获了病毒、微生物和微小的真核生物——具有复杂细胞的生物,从单细胞藻类到鱼类幼虫。他们把自己的遗传物质汇编成综合资源,供科学界进行进一步研究。
“这是为海洋科学所做的最大的DNA测序工作:分析揭示了大约4000万个基因,其中绝大多数是科学上的新基因,因此暗示着比以前所知的更广泛的浮游生物生物多样性,”来自CEA Genoscope的Patrick Wincker解释说。
EMBL的高性能计算在汇编这一综合目录中发挥了重要作用。该目录估计来自3.5万多种不同的物种,其基因组内容迄今为止对人类几乎一无所知。
CNRS的Colomban de Vargas说:“就真核生物而言,我们测序了近10亿个基因条形码,发现浮游生物中单细胞真核生物的种类比我们想象的要多。”“它们似乎比细菌或动物更加多样化,大多数都属于鲜为人知的群体。”
浮游生物是如何相互作用的?
多亏了新的计算机模型,研究人员能够预测这些不同的浮游生物是如何相互作用的。预测通过选择性显微镜观察得到证实。
来自VIB、KU Leuven和布鲁塞尔自由大学的Jeroen Raes说:“当我们绘制出浮游生物——从病毒到小动物幼虫——是如何相互作用的地图时,我们发现大部分的相互作用都是寄生的,将营养物质循环到食物链的下游。”这张地图是更好地了解全球海洋生态系统的动态和结构的第一步。


浮游生物在海洋中分布均匀吗?
除了生物间的相互作用,科学家们还研究了环境因素——如温度、pH值和营养(以及其他因素)——如何影响漂浮在海洋中的微生物。
“我们发现,在仍能被阳光照射到的深处,温度是影响原核生物(细菌和古生菌)群落组成的主要因素,”EMBL的皮尔·博克(Peer Bork)说。“不同种类的生物体聚集在一起取决于水温。”
科学家们还展示了阿古拉斯“环”——印度洋和南大西洋之间的天然屏障——独立的浮游生物群落。“这就像浮游生物在南非的末端经历了一个冷水循环,”斯塔齐奥尼动物研究所的丹尼尔·尤迪科内(Daniele Iudicone)说。“水流形成巨大的漩涡,剧烈地混合并冷却浮游生物,从而限制了能够跨越海洋的物种数量。”
“此外,我们现在也有了海洋病毒群落的全球图景,这使我们能够证实一个十年前提出但从未得到证实的想法,”亚利桑那大学的马修·沙利文(Matthew Sullivan)解释说。“病毒是在当地的‘种子库’中产生的,然后顺着洋流传播,所以你最终会在不同的地方得到不同的病毒混合物,尽管海洋中病毒的总体多样性似乎相当有限。”
了解浮游生物在海洋中的分布和相互作用,对于研究气候变化所必需的预测模型将非常有用。

 
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