本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
編者注： 記者兼船員凱瑟琳·艾登特和科學家傑里米·雅克特正乘坐“亞特蘭蒂斯”號研究船進行為期一個月的航行，目的是在東熱帶太平洋地區取樣和研究固氮作用，以及進行其他研究專案。這是為ScientificAmerican.com撰寫的系列部落格文章中的第六篇，詳細介紹了這次正在進行的發現之旅。
想象一下您身處太空，漂浮在地球上方。 想象一下世界海洋，在陽光的炙烤和臭氧層的保護下閃爍著藍寶石般的光芒。 仔細看，在那片藍色之中有一塊棕色的區域。 那是浮游植物髮菜的藻華，一種“世界聞名”的固氮菌。
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髮菜的形狀像人的頭髮或細絲，漂浮在海洋表面，形成巨大的棕色斑塊，稱為菌落，有時大到可以在太空中被衛星看到。 它們細長的形狀為這些多細胞、光合作用生物贏得了“海洋鋸末”的綽號。
髮菜，一種藍藻細菌屬，在固氮領域具有重要作用；事實上，它們是最著名的固氮菌之一。 它們有一種特殊的酶，稱為固氮酶，可以打破氣態氮的頑固三鍵，並將其轉化為其他生物可以利用的形式。 它們經常出現在像墨西哥灣這樣的低營養水域中，這也使它們成為食物鏈的重要組成部分。
雖然首席科學家道格·卡彭（南加州大學）被認為是研究這種生物的專家，但他和他的同事承認，關於髮菜還有很多東西需要學習。 在這次航行中，卡彭帶來了他實驗室的研究人員，如博士生萊拉·巴拉達，來測量這些生物固定的氮量，並研究它們對哪些營養物質有反應。
“在這個領域，對髮菜的研究非常不足，”巴拉達說。“發現它最棒的地方在於，我們以前從未在這裡發現過它。”
巴拉達和她的博士生同學阿曼達·利斯，透過在一天中的不同時間在船後拖曳一個圓錐形網來收集髮菜。 他們與實驗室經理布萊恩·威爾遜（南加州大學埃裡克·韋伯實驗室）一起，仔細地提取他們捕獲的所有浮游植物，將其倒入小瓶中，並透過輕輕梳理生物質來尋找髮菜。
一旦他們分離出所有的髮菜，巴拉達就會取一些到裡面進行一項名為乙炔還原分析的實驗，這將幫助她測量固氮作用。 由於測量實際的固氮作用非常困難，她將使用乙炔氣體，這種氣體和氮氣一樣，都具有三鍵。 髮菜對乙炔的反應會很像對氮氣的反應，只是這次它們會產生乙烯，而乙烯更容易被巴拉達測量。 透過她的乙烯測量結果，巴拉達可以推斷出每種生物可能固定的氮量。
與此同時，威爾遜取了一部分他們收集的髮菜，並將其帶到他的“暗室”中，在顯微鏡下進行檢查。 他的工作是嘗試在其他浮游植物物種中識別出所有的髮菜，並將其編入不斷增長的資料庫。
威爾遜位於船上的辦公室，在一張配備了顯微鏡、照明裝置和照相機的小桌子上工作，以拍攝各種標本。 他的狹小工作空間進一步被厚重的藍色窗簾封閉，這些窗簾懸掛起來是為了阻擋不必要的光線。
一旦他們回到家，威爾遜和巴拉達的實驗室都將對髮菜進行DNA和RNA測試，以鑑定各種髮菜物種，並檢視這些生物最近是否固定了氮。
巴拉達、利斯和威爾遜在這次東熱帶南太平洋的航行中沒有發現很多髮菜，但他們並沒有氣餒。 巴拉達說，變數太多了——比如天氣、水溫和營養物質的可用性——而且資料太少，無法斷定在這裡找不到大量的髮菜。
“這並不意味著這就是常態，”巴拉達說。“我們不知道下週會發生什麼。”
他們發現的髮菜和正在收集的資料正在幫助形成關於這種生物體的基線資訊，並幫助科學家更好地理解固氮作用。
圖片：（1）布萊恩·威爾遜（南加州大學）拍攝的顯微鏡下的髮菜影像。（2）布萊恩·威爾遜、萊拉·巴拉達和阿曼達·利斯在網拖後尋找髮菜。