新模型揭示了世界上最丰富的海洋微生物的适

近日，来自夏威夷大学DavidKarl实验室及瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学JensNielsen实验室的研究人员开发了一个计算机模型，该模型能够将地球上最丰富的光合微生物——原绿球藻的基因、化学反应、生存所必需的物质等综合起来。

该计算机模型建立在世界各地的研究人员编制的一个巨大的遗传数据库的基础之上，并通过大量的实验室培养实验和现场研究数据对结果进行了验证，他们发现，原绿球藻已经对其代谢做了大幅改变，减少了对磷的依赖，而磷作为必需元素，通常是海洋生物生长的限制元素。得益于基因测序技术的革命性发展，研究人员能够对从地球上大肠杆菌到人类的所有生物的遗传多样性和代谢方式进行研究并分类，而海洋监测和海洋传感器的发展也已能够让我们对微生物活动的结果及海洋微生物生长的压力有了比以往任何时候都详细了解及观察。这种新的代谢模型为我们了解是什么让微生物能够控制地球的化学和生物循环、在最恶劣的条件下茁壮成长并使地球适宜居住的创造了条件。

通常，微生物采用三种基本的策略来争夺有限的元素资源：调整细胞配额，受胁迫的细胞可产生使其更有效利用可用资源的分子以及细胞能够利用替代品或更不易得的营养源。而原绿球藻在面对海洋稀缺资源磷的时候，不仅使用了上述三种策略，还形成了以前未知的第四种策略。

原绿球藻拥有极小的基因组，如果失去了任何一个代谢基因的功能，它将很难生存，但令研究人员惊讶的是，他们发现这种世界上最丰富的微生物已经通过“基因组精简”完成了对其核心代谢途径的重新设计以应对磷的限制。研究人员称，对海洋微生物的代谢和生理的基本指导原则的研究，不仅需要对一维的遗传代码的深刻理解，还需要对其所编码的四维产品的深刻理解，而这正是构建计算机模型的初衷。未来，研究人员计划更深入的研究原绿球藻的微观多样性并拓展模型，以包含更多的具有代表性的海洋微生物群落。

文章来源：海洋科学快报年第43期（江凤娟编译；郭琳审校）