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去年十月，我有机会与迪克·希尔交谈，他是目前最受欢迎的动物生理学教科书的作者之一，也是一位非常成功的生态生理学家。他过去研究哺乳动物和鸟类，但现在他转向了海洋无脊椎动物，目前他正在研究甜菜碱作为珊瑚礁白化的可能防御机制。
希尔开始研究珊瑚白化有点像是意外之喜。他当时在南太平洋研究巨型蛤蜊，调查为什么巨型蛤蜊在被杀死几个小时后会发出恶臭。当地人进行了一项大规模行动，在全球范围内养殖和销售巨型蛤蜊作为美味佳肴（显然它们非常美味），但即使在冷冻后，蛤蜊在几个小时后也会因为一种叫做二甲基硫代丙酸 (DMSP) 的化学物质的分解而变得不可食用（汉娜最近在培养科学博客中写过）。蛤蜊是与一种产生大量 DMSP 的藻类共生的，因此，DMSP 在它们的体内沉积的量级比类似的海洋动物大几个数量级。动物死亡后，DMSP 会分解，其中一种副产品是二甲基硫醚，它是蛤蜊发出恶臭的原因。当希尔开始使用质谱法来确认蛤蜊中 DMSP 的存在和副产品时，意外之喜发生了。一位与他合作的质谱专家评论说，蛤蜊中也存在多种类型的甜菜碱。
甜菜碱是众所周知存在于各种植物中，尤其是农作物中，其中许多植物已经过基因工程改造以表达更多的甜菜碱。据我了解，甜菜碱可以充当渗透调节剂（影响水通过膜扩散的化合物），并帮助保护膜和蛋白质免受各种应激源的侵害。在植物中，这通常意味着保护光合途径免受白天高峰期的高温和高强度太阳辐射的影响。您可能会认为更多的阳光对光合作用有好处，但显然事实恰恰相反，因为辐射的负面影响。因此，下午的光合作用生产力通常会下降（一种称为光抑制的现象），除非植物可以使用甜菜碱来屏蔽有害的辐射。
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此信息与珊瑚相关，因为珊瑚种群因白化而减少。“白化”是指珊瑚因高水温和高光强度而失去其藻类共生体（赋予珊瑚鲜艳色彩的物质）时发生的情况。当共生体因光抑制而离开或死亡时，珊瑚更难生存。虽然已知珊瑚含有甜菜碱用于渗透保护，但直到最近，甜菜碱在稳定珊瑚光合途径中的潜在作用才被人们所重视。考虑到这一点，希尔及其同事开始确定珊瑚甜菜碱浓度的生态模式，这将对未来的保护工作具有非常宝贵的意义。
希尔发现，较浅深度的珊瑚群落的甜菜碱浓度高于较深水域的珊瑚群落，并且暴露区域的珊瑚群落的甜菜碱浓度高于阴影区域的珊瑚群落。这很好地证明了甜菜碱正在抑制珊瑚中的光抑制，因为暴露的珊瑚群落和较浅水域的珊瑚群落比深水或阴影中的珊瑚群落经历更高的水温和更高的辐射水平。此外，他们发现下午的甜菜碱水平高于上午，这表明甜菜碱水平容易受到表型可塑性的影响，以响应更直射的阳光。
希尔目前正在研究这些珊瑚中甜菜碱的功能，以确定它们是否像在维管植物中那样真正稳定珊瑚的光合作用。他还正在研究甜菜碱是由珊瑚本身、藻类共生体还是两者共同产生的。
希尔, R., 达西, J., 希尔, S., 爱德华, A., & 希克斯, W. (2004). 六种巨型蛤蜊中的二甲基硫代丙酸以及死后二甲基硫醚的演变. 加拿大渔业和水生科学杂志, 61 (5), 758-764 DOI: 10.1139/f04-029
希尔, R., 李, C., 琼斯, A., 冈恩, J., & 弗雷德, P. (2010). 造礁珊瑚中丰富的甜菜碱和光保护作用的生态指标. 珊瑚礁, 29 (4), 869-880 DOI: 10.1007/s00338-010-0662-x