本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
为了庆祝《大众科学》博客网络上的化学日，我
挖掘并部分改写了一篇来自“培养科学”档案馆的关于生态化学的帖子。 请享用！
二甲基硫醚。这个词对你来说意味着什么吗？ “是的，”你们这些有机化学爱好者可能会说，“它显然是一个硫分子，带有两个甲基。” 这就是我本可以达到的程度 - 直到上周（2010年7月19日），我让自己沉浸在关于二甲基硫醚（DMS）的信息中，灵感来自一篇发表在《科学》杂志上的论文。 现在我开悟了 - 多么美妙的分子！ 让我提前剧透一下：它是一种化学信号，普遍存在于整个海洋食物网中，并且也影响着地球的气候。（摘要见帖子底部的插图。）没错。 仅仅是一个带有两个甲基的硫分子。 现在让我们回溯一下。
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DMS 是一种硫化合物，约占进入大气层的天然还原硫总量的 60%（甚至超过火山或植被）。（数据上次更新于 2011 年 1 月。）我们倾向于认为大气硫是有害的，因为它会导致酸雨。 但它也起着重要的作用，因为它有助于形成云。 为了使水从气体转变为大气中的液态云，它需要附着在另一个粒子上：一个云凝结核。 可以从 DMS 中提取的硫氧化物就是这些粒子之一。 云不仅带来降水，而且还有助于将阳光和热量反射回太空，从而冷却我们的地球。
一旦科学家意识到它作为云凝结核的重要性，他们就开始寻找 DMS 的行星来源。 他们发现 95% 的大气 DMS 源于海洋 - 但来自哪里？ 正如我在右边的图画中所示，它是在某些种类的浮游植物中形成的。 浮游植物将其细胞储存的硫转化为一种叫做二甲基磺丙酸酯（DMSP）的分子。 当细胞壁破裂时（通常是被草食动物消耗），浮游植物将 DMSP 和一种酶 DMSP-裂合酶释放到周围的水中。 这种 DMSP-裂合酶去除磷酸基团，从而得到我们今天最喜欢的分子 DMS。
声名狼藉的生物化学家詹姆斯·洛夫洛克和他的少数追随者在 1987 年将 DMS 纳入大规模大气理论中，提出了 CLAW 假说（以其作者命名）来支持他的 盖亚假说。 盖亚假说认为微生物调节地球的气候以维持适合生命存在的条件。 CLAW 假说假设，气候过暖会导致浮游植物产生更多的 DMSP，以便将 DMS 释放到大气中，从而偏转阳光并导致全球降温。 然而，与大多数对盖亚假说的支持一样，CLAW 要求浮游植物表现出利他主义，为了地球的利益而上调 DMS——这个概念在自然选择的角度来看并没有多大意义。（关于这一节和以上章节的良好评论可以在拉斐尔·西莫的这篇论文中找到。）
Justin Seymour、Rafel Simo 等人在本周《科学》杂志上发表的一篇论文（2010 年 7 月 16 日）没有考虑浮游植物为何释放 DMSP，而是研究了 DMSP 对最小的食草动物——微生物的影响。 研究人员使用了一种微流体装置来控制 DMSP 在海水中的扩散，并尽最大努力模仿其在开阔海洋中的运动。 他们测量了 4 种不同类型的微生物（7 个物种）对不同浓度的 DMSP 的吸引力强度。
受测生物以不同的方式与该分子相互作用。 一种藻类物种和两种细菌吸收了它，大概是为了获取其中的碳和硫。 一种藻类没有反应，另一种藻类将 DMSP 分解为 DMS 并吸收了它。 最后两种浮游生物物种朝着 DMSP 移动，不是因为它们想要消耗该分子，而是因为它们想要捕食那些靠近的生物。 一种草食性浮游动物奥氏屈挠虫吞噬了被诱饵引诱的藻类，而一种掠食性浮游动物吃掉了消耗 DMSP 的细菌。
最后一部分最有趣：DMSP 是一种化学信号，将最后两个物种吸引到它们的浮游生物食物。 在所有可能从破裂的细胞中泄漏出来并指示猎物的分子中，正是这个分子 DMSP 发挥了作用。
故事并没有到此结束，因为 DMSP 在更高的营养级也充当猎物指示剂。 加州大学戴维斯分校和北卡罗来纳大学于 2008 年发表的一篇《科学》杂志论文发现，食浮游生物的鱼类聚集在 DMSP 热点附近。 此外，Gabrielle Nevitt 在 2008 年回顾了文献，讲述了海鸟（目：鹱形目）如何通过嗅出 DMSP 来追踪鱼类和鱿鱼——而猎物本身也利用 DMSP 来定位它们的猎物。 在海豹和鲸鲨中也观察到了类似的模式。
所有这些不同的物种都进化出了感知 DMSP 的能力，在所有分子中，DMSP 将它们引向食物。 为什么是 DMSP？ 它有一些其他分子不具备的特殊之处：硫。 我们都知道这种气味，也许正是这种臭味使其成为整个海洋食物网中如此普遍存在的指示剂。 在她的综述中，Nevitt 讨论了海鸟对 DMS 敏感性的进化。 她使用进化树指出，只有那些依赖嗅觉单独识别黑暗洞穴中食物的物种才在成年期具有 DMS 敏感性。
很想进一步深入思考这些捕食者-猎物关系如何影响受 DMS 影响的气候。 我怀疑我们是否可以列举任何直接的后果。《科学》杂志论文的作者指出，“微生物行为在微观化学景观中展开，塑造了浮游生物食物网，同时可能在全球尺度上影响气候。” DMS 可能会产生正反馈循环：它的初始释放吸引草食动物打开更多细胞并泄漏越来越多的 DMSP，反过来又吸引更多草食动物，以至无穷。
一些研究表明，光照、温度和盐度等气候变量决定了哪些物种能够繁荣，从而决定了产生多少 DMSP（Stefels 等人的综述，此处）。 但在我看来，DMS 作为猎物线索的过程和 DMS 作为气候调节器的过程是脱节的，因此不会以任何可预测的方式协同工作。 正如所有生物地球化学家所知，空气中的物质通常来自我们赖以生存的物质：土壤和水。 这仅仅是微生物和非生物物质如何与气候调节分子联系起来的另一个例子。
（旁注：我应该放弃严格的科学研究，转行成为一名科学插画家吗？）
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Seymour, J., Simo, R., Ahmed, T., & Stocker, R. (2010). Chemoattraction to Dimethylsulfoniopropionate Throughout the Marine Microbial Food Web Science, 329 (5989), 342-345 DOI: 10.1126/science.1188418
Simó, R. (2001). Production of atmospheric sulfur by oceanic plankton: biogeochemical, ecological and evolutionary links Trends in Ecology & Evolution, 16 (6), 287-294 DOI: 10.1016/S0169-5347(01)02152-8
Stefels, J., Steinke, M., Turner, S., Malin, G., & Belviso, S. (2007). Environmental constraints on the production and removal of the climatically active gas dimethylsulphide (DMS) and implications for ecosystem modellingBiogeochemistry, 83 (1-3), 245-275 DOI: 10.1007/s10533-007-9091-5
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