在世界海洋中發現的無數微觀奇觀 [幻燈片]

這項為期四年的研究在數百個地點採集了數千個樣本

作者：David Biello

生命起源於海洋，並在那裡持續繁榮，現代科學尚未探測到，肉眼也無法看見——直到現在。一項針對覆蓋地球表面 70% 以上水域的最新調查以前所未有的視角捕捉到了全球海洋中生機勃勃的生命，從 50 奈米寬的病毒到只有幾毫米長的魚類。

36 米長的研究縱帆船 Tara 號考察了海洋，從 2009 年到 2013 年，停靠了從北極到南大西洋的 210 多個站點。

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研究船使用了包括七種不同型別的網在內的一系列工具採集了超過 35,000 個樣本，這些網被拖在船後或放入深達 1,000 米的深處。

透過使用現代基因測序技術來解析新型生命形式，對探險資料的分析已發表在 5 月 22 日科學雜誌的五篇不同論文中。其中一項研究揭示了來自數千種新型病毒的基因。“存在一個未知的病毒世界主宰著我們的海洋，”圖森市亞利桑那大學的海洋生物學家詹妮弗·布魯姆說，她指出，儘管病毒的主要型別因地點而異，但相同的病毒遍佈世界各地。“一切無處不在，但環境會進行選擇，”她觀察到。

透過分析海洋微生物的 DNA，研究人員發現，海洋基因與存在於人類腸道微生物中的基因之間沒有太大差異，儘管海洋中的基因種類大約是後者的四倍。“令我驚訝的是，這兩種環境之間的核心功能存在巨大的重疊，”歐洲分子生物學實驗室 (EMBL) 的細胞生物學家 Shinichi Sunagawa 說。

與此同時，這項調查在海洋中發現了比病毒更多的來自微小寄生和共生動物的新型基因。研究人員報告說，在收集到的大約十億個基因條形碼中，檢測到核糖體中兩個特定 DNA 片段的大約 150,000 個新版本，而科學家先前描述的版本約為 11,200 個。這種新發現的生命形式包括從單細胞原生生物到巨型寄生蟲的生物，大多數是以前未知的。

這種在地中海採集到的小動物，被稱為水母，是一種與水母物種相關的動物，人們認為這種水母是不朽的。

調查資料還表明，共同合作的海洋生物（例如生活在巨藻中的群體放射蟲）比那些直接競爭的生物更繁榮。例如，閃閃發光的反光藍寶石橈足類動物被海樽宿主攜帶穿過海洋，同時以稱為浮游植物的微觀植物為食——這兩種簡單的動物合作生存。

“在決定哪些生物能夠繁榮方面，競爭不如合作重要，”EMBL 和法國國家科學研究中心 (CNRS) 的細胞生物學家埃裡克·卡森蒂說，他指導了 Tara 海洋探險。“這不僅是適者生存，而且是每個人如何與其他人合作，使生命進化並變得更加複雜。”

海洋也寄生著許多寄生蟲，例如這種端足類動物，它以海樽為食，然後利用它們空空的殼作為自己的保護殼。

在食物網的底部，統稱為浮游植物的微觀植物負責產生大氣中估計一半的氧氣。其中一種浮游植物是來自印度洋的Lauderia annulata。它橫跨約 200 微米，是海洋中最大的矽藻之一。這種微觀的海洋植物在其玻璃圓柱形外殼內包裹的微小黃色和綠色顆粒（稱為葉綠體）中將陽光轉化為食物。

包括新的海洋基因目錄在內的影響深遠的資料將繼續進行分析，但一個令人擔憂的事實已經顯而易見。影響表層海洋微生物的最大因素是溫度，而且顯然海洋正在變暖，因為它吸收了人類燃燒化石燃料增加的額外大氣二氧化碳所捕獲的過量熱量。“這種影響究竟是什麼以及有多大，還需要更多資料，”Sunagawa 說。但研究人員確信，這種變暖將影響從微生物一直延伸到強大的藍鯨的食物鏈。它還將影響元素的迴圈——碳、氮和我們呼吸的氧氣。

CNRS 的植物生物學家克里斯·鮑勒說：“浮游生物不僅僅是鯨魚的食物。”“感謝來自 Tara 號捕獲物的寶藏，海洋中的生命不再那麼神秘了。”