在世界海洋中发现的无数微观奇观 [幻灯片]

这项为期四年的研究在数百个地点采集了数千个样本

作者：David Biello

生命起源于海洋，并在那里持续繁荣，现代科学尚未探测到，肉眼也无法看见——直到现在。一项针对覆盖地球表面 70% 以上水域的最新调查以前所未有的视角捕捉到了全球海洋中生机勃勃的生命，从 50 纳米宽的病毒到只有几毫米长的鱼类。

36 米长的研究纵帆船 Tara 号考察了海洋，从 2009 年到 2013 年，停靠了从北极到南大西洋的 210 多个站点。

关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够持续报道有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。

研究船使用了包括七种不同类型的网在内的一系列工具采集了超过 35,000 个样本，这些网被拖在船后或放入深达 1,000 米的深处。

通过使用现代基因测序技术来解析新型生命形式，对探险数据的分析已发表在 5 月 22 日科学杂志的五篇不同论文中。其中一项研究揭示了来自数千种新型病毒的基因。“存在一个未知的病毒世界主宰着我们的海洋，”图森市亚利桑那大学的海洋生物学家詹妮弗·布鲁姆说，她指出，尽管病毒的主要类型因地点而异，但相同的病毒遍布世界各地。“一切无处不在，但环境会进行选择，”她观察到。

通过分析海洋微生物的 DNA，研究人员发现，海洋基因与存在于人类肠道微生物中的基因之间没有太大差异，尽管海洋中的基因种类大约是后者的四倍。“令我惊讶的是，这两种环境之间的核心功能存在巨大的重叠，”欧洲分子生物学实验室 (EMBL) 的细胞生物学家 Shinichi Sunagawa 说。

与此同时，这项调查在海洋中发现了比病毒更多的来自微小寄生和共生动物的新型基因。研究人员报告说，在收集到的大约十亿个基因条形码中，检测到核糖体中两个特定 DNA 片段的大约 150,000 个新版本，而科学家先前描述的版本约为 11,200 个。这种新发现的生命形式包括从单细胞原生生物到巨型寄生虫的生物，大多数是以前未知的。

这种在地中海采集到的小动物，被称为水母，是一种与水母物种相关的动物，人们认为这种水母是不朽的。

调查数据还表明，共同合作的海洋生物（例如生活在巨藻中的群体放射虫）比那些直接竞争的生物更繁荣。例如，闪闪发光的反光蓝宝石橈足类动物被海樽宿主携带穿过海洋，同时以称为浮游植物的微观植物为食——这两种简单的动物合作生存。

“在决定哪些生物能够繁荣方面，竞争不如合作重要，”EMBL 和法国国家科学研究中心 (CNRS) 的细胞生物学家埃里克·卡森蒂说，他指导了 Tara 海洋探险。“这不仅是适者生存，而且是每个人如何与其他人合作，使生命进化并变得更加复杂。”

海洋也寄生着许多寄生虫，例如这种端足类动物，它以海樽为食，然后利用它们空空的壳作为自己的保护壳。

在食物网的底部，统称为浮游植物的微观植物负责产生大气中估计一半的氧气。其中一种浮游植物是来自印度洋的Lauderia annulata。它横跨约 200 微米，是海洋中最大的硅藻之一。这种微观的海洋植物在其玻璃圆柱形外壳内包裹的微小黄色和绿色颗粒（称为叶绿体）中将阳光转化为食物。

包括新的海洋基因目录在内的影响深远的数据将继续进行分析，但一个令人担忧的事实已经显而易见。影响表层海洋微生物的最大因素是温度，而且显然海洋正在变暖，因为它吸收了人类燃烧化石燃料增加的额外大气二氧化碳所捕获的过量热量。“这种影响究竟是什么以及有多大，还需要更多数据，”Sunagawa 说。但研究人员确信，这种变暖将影响从微生物一直延伸到强大的蓝鲸的食物链。它还将影响元素的循环——碳、氮和我们呼吸的氧气。

CNRS 的植物生物学家克里斯·鲍勒说：“浮游生物不仅仅是鲸鱼的食物。”“感谢来自 Tara 号捕获物的宝藏，海洋中的生命不再那么神秘了。”