本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
玻璃壳沉积硅藻Cocconeis，内部活体已被清除。图片来源：Picturepest Flickr (CC-by-2.0)
海滩是一个很容易去的地方，但却是一个很难生存的地方。当潮水没有把你高高地搁置在干燥的地方时，你就会受到海浪的冲击，被翻滚的沙子拍打，并周期性地被掩埋。
被称为硅藻和其他利用光来供养自己的藻类的微生物，可能会因为风、浪和潮汐的变幻莫测而发现自己被困在没有氧气或光线的地方数天或数周。它们吃什么？它们如何生存？
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，您正在帮助确保有关当今世界重大发现和思想的有影响力的故事的未来。
来自澳大利亚、丹麦、英国和德克萨斯州的一个科学家团队决定收集一些海滩沙子并找出答案。他们将沙子放入柱子中，在那里他们可以控制进入的化学物质并测量流出的物质。他们发现答案很简单：生活在海滩沙子中的硅藻和绿藻
通过发酵来摆脱困境。
对于任何想知道葡萄酒、啤酒和面包来自哪里的人来说，发酵并不陌生。这是一种微生物在被化学野孩子氧气切断能量时，可以利用其燃料储备来制造干草的方式。有氧呼吸允许从燃料储存化学物质（如淀粉和糖）中产生大量的能量。但是，当氧气不可用时，细胞仍然可以通过发酵以低得多的效率燃烧这些燃料。在密封的酿造罐中，被称为酵母的发酵真菌会产生涓涓细流的能量来运行它们的细胞，同时还会产生二氧化碳——这使得啤酒和面包中产生了气泡——以及酒精。
某种事情显然发生在黑暗的沙柱中，因为科学家们可以看到大量的二氧化碳和氢气从末端流出。氢气与二氧化碳一起，是藻类发酵的产物之一，还有各种奇怪的有机醇和脂质，如乙酸盐、甲酸盐、蜡酯、甘油，甚至乙醇（好吧，不是一种奇怪的发酵产物）。
对于观众中的生物化学爱好者，这是假设的藻类黑暗发酵途径。酶的指定是丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶 (PFR) 和铁氧还蛋白 (FDX)。图片来源：Bourke 等人，2017 年的图 3
这些产物是否在柱子的流出物中？没有。但是，一些藻类和硅藻可以在主要的生化风向转变时（即氧气返回时）保留它们以供使用。不浪费。
事实上，当他们测试沉积物本身时，他们发现的正是他们期望藻类发酵产生的各种复杂生物化学物质。
为了帮助证明藻类是罪魁祸首，他们还用足够广谱的抗生素处理沙子，以摧毁整个细菌群落，并发现这并没有阻止二氧化碳的流动。然而，当他们用杀藻剂处理沙子时，二氧化碳的流动完全停止了。
以前人们认为细菌在这些沙质海洋沉积物中承担了大部分的代谢重担，因此这些结果令人惊讶。这可能一开始就是一个糟糕的假设，因为人们已经知道藻类构成了这些沉积物中生物量的 10-40%，而细菌构成的比例不到 10%。沙质沉积物中微藻的生物量是如此之大，以至于它通常超过了上方照明水中的生物量。另一方面，依赖太阳作为食物的微生物也会在黑暗、令人窒息的沉积物中大展拳脚，这确实有悖常理。
因此，看起来尽管硅藻和藻类是为光而生的生物，但那些适应生活在沙子中的生物也被塑造为充分利用黑暗。我想这对我们所有人来说都是一个教训。
参考资料
Michael F. Bourke、Philip J. Marriott、Ronnie N. Glud、Harald Hasler-Sheetal、Manoj Kamalanathan、John Beardall、Chris Greening 和 Perran L. M. Cook. 厌氧渗透性沉积物中的代谢以真核生物黑暗发酵为主。《自然地球科学》，2016 年 11 月 DOI：10.1038/ngeo2843