奇怪的混合杀手,像植物一样生长,像动物一样进食,统治着海洋

微小的“混合营养生物”,它们吞噬活着的猎物,吸出它们的内脏,并偷取身体部位,正在改变一个世纪以来的海洋生物学

以下文章经授权转载自The Conversation,这是一个报道最新研究的在线出版物。

你是否曾经想过海洋中的泡沫来自哪里?或者为什么海洋在某些日子看起来是清澈的,而在另一些日子则看起来是绿色、棕色甚至是粉色的?以及鱼类是如何获得制造那些被告知对我们有益的omega脂肪酸的成分的?嗯,所有这些问题的简单答案是:“浮游生物”。


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浮游生物是栖息在所有水体中的生物,从湖泊和池塘到海洋。浮游生物这个词源于一个希腊词——πλαγκτός (planktos)——意思是“我漂流”,因此虽然浮游生物可以在深水和地表之间移动,反之亦然,但它们不能逆流而游。因此,有时我们有大量的浮游水母,它们是水体中的优秀游泳者,但在潮汐面前却无能为力,搁浅在我们的海滩上。在大小上,浮游生物的范围从微观的单细胞生物到多细胞动物,如磷虾、水母、螃蟹幼虫和幼鱼。

我们常常认为海洋是由鱼类和鲸鱼主导的。但实际上,微观的单细胞浮游生物才是地球海洋中生命的主要驱动力。但是,我们真的对它们了解多少呢?

来自爱琴海的 Cladopyxis sp. 甲藻。图片来源:NOAA PHOTO LIBRARY Flickr, CC BY 2.0

几十年来,人们普遍接受的观点是,这些单细胞微观浮游生物可以大致分为两种类型。产生食物的“浮游植物”(也称为微藻)就像微小的海洋植物。“微型浮游动物”则以浮游植物为食,进而被更大的浮游动物(如磷虾)吃掉。

这种微观浮游生物的划分类似于陆地生态系统中的植物-动物分裂。然而,我们现在知道,在海浪之下,还有另一个微观浮游生物群体——“混合营养生物”,它们结合了“植物样”浮游植物和“动物样”微型浮游动物的特征。而它们的摄食方式,除了它们的微观尺度外,简直就是恐怖故事的素材。

它们就像微型的三叶草,可以吞噬活着的猎物,吸出它们的内脏,毒害它们,用鱼叉叉住它们,使它们爆炸,并偷取和重复利用身体部位。它们可以在几个小时内杀死整个生态系统,并改变水的颜色——然而,它们也塑造着地球的大气层,并支持幼鱼在其生命周期的关键阶段生长。

几十年来,这些混合营养生物一直被认为是自然界的怪胎,只有当浮游植物和微型浮游动物处于不利地位时才会繁荣。然而,在过去的五年里,通过Leverhulme信托基金资助的一个项目,我们已经确定混合营养生物远非怪胎;事实上,混合营养才是常态而非例外。

这具有重大意义——这意味着海洋食物网的基础并不遵循传统的“植物-动物”模式。相反,它由单细胞混合营养生物的活动主导,这些微观“三叶草”可以像植物一样进行光合作用,并且像动物一样进食——所有这些都在一个细胞内完成。

一种新的生命类型?

根据我们的发现,我们提出了一个关于我们海洋中生命的新模型,认为过去用来描述海洋食物网的“植物样”浮游植物(微藻)和“动物样”微型浮游动物之间的传统分裂不再站得住脚。这个模型可能会推翻我们一个世纪以来对海洋生物学的理解。

事实上,混合营养生物有可能影响我们所有人的生活,尤其因为它们是支持渔业的食物网的主要贡献者。对于幼鱼的健康生长来说尤其如此,幼鱼在夏季需要依靠它们来获取食物

然而,就像约翰·温德姆的经典科幻小说中的三叶草一样,混合营养生物也可能是危险的——而且不仅对其他微型浮游生物构成危险。硝酸盐和有机营养物质(如未经处理的污水或青贮液浆)释放到沿海水域会导致营养负荷失衡,从而导致混合营养生物产生毒素和粘液。这些毒素可以杀死鱼类并关闭贝类渔场。夏季河口中浑浊的泡沫是浮游生物分泌过多粘液的结果——这种粘液会堵塞鱼鳃,有效地使它们溺水。

数学模型被广泛用于辅助环境管理,研究渔业,并调查捕捞和气候变化对它们的影响。但是,这些模型没有考虑到我们现在意识到占所有微观浮游生物一半以上的混合营养生物的存在和活动。

这可能会导致严重的缺陷。我们已经表明,不包括混合营养生物的海洋食物网和气候变化模型可能会给出可疑的结果。事实上,基于我们的建模研究,我们建议我们开始更加重视混合营养生物,并将它们在用于预测气候变化和辅助环境管理的数学模型中产生的显著影响包括在内。它们可能是微观的,但我们忽视这些小三叶草将自食恶果。

本文最初发表在The Conversation上。阅读原文

Aditee Mitra specializes in mixotroph and zooplankton research and is a plankton systems dynamics modeler. She is a senior lecturer in bioscience at Swansea University in Wales and a visiting professor at the Free University of Brussels. For the latest mixotroph news, visit www.mixotroph.org

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