图片来源：Tiago Fioreze / 维基百科
大气中约有一半的二氧化碳通过光合作用被封存 在海洋浮游植物之中，而超微蓝藻 则是其中的“主力队员”。超微蓝藻是一种体积极小的单细胞微生物，它们广泛分布于淡水与海洋环境中，而且数量巨大。我们知道，全球很大一部分的生物固碳都由超微蓝藻在海水表面完成，它们将二氧化碳转化为有机碳， 然后输送至深海。可是，我们在深海中观察到的有色可溶性有机质又是从何而来？它们由陆源或海水表面的植物碎屑产生之后，又是如何进入深海中的？ 这些问题至今不为人所知。最近，以马里兰大学环境科学中心（University of Maryland Center for Environmental Science）为首的国际研究团队似乎找到了这些有色物质的来源。
该中心的化学家Michael Gonsior 称：“我们才刚刚开始了解海洋的碳循环过程，对其中许多特定化学物质的来源仍拿捏不准。海洋是一个极其复杂的系统，不过在科学家们“抽丝剥茧”的研究下，问题的答案正离我们越来越近。”
深海中的可溶性有机质会释放荧光信号，呈现出我们日常在河流与小溪中看到的“水色效果”。这种现象以往被统称为“类腐殖质荧光”，它假定荧光信号是由朽木和其他陆源有机质产生的，因为许多科学家猜测，深海发现的有机物质来源是世界各地的河流输送而来的植物碎屑。然而，有证据显示，深海中的大部分有色物质都来自于海洋本身。马里兰大学环境科学中心的研究者Michael Gonsior和Feng Chen首次揭示——超微蓝藻才是这些有机物质的来源。Feng Chen说：“其实我们本打算研究超微蓝藻病毒溶解液所释放有机碳的变化过程，意外地揭开了荧光物质来源之谜 。”
研究人员将开放海域发现的聚球藻（Synechococcus）和原绿球藻（Prochlorococcus）在实验室进行培育后发现，这两种超微蓝藻释放的荧光物质与海洋环境中发现的典型荧光信号非常匹配。
“科学家们从未认为，超微蓝藻是海洋荧光物质的来源。” Gonsior说道，“如果我们能了解物质从何而来，那么我们就能更准确地推断，某些元素在海洋碳循环中发挥着何种作用。”
Chen说，如果海洋持续变暖，我们预计喜温的超微蓝藻数量将在本世纪末增加10%到20%。
“聚球藻和原绿球藻起着非常重要的作用，因为它们是海洋中数量最多的固碳生物。”他的实验室收集了许多海洋蓝藻和蓝细菌，本研究中所用的分离菌正是来自其中。
Gonsior说道：“当你在蔚蓝的大海中航行时，许多超微蓝藻也正在海水中默默工作。它们将二氧化碳转化为有机碳，这便是为深海“染色”的有机物质来源。”
这是分子生物学家Gonsior 和化学家Chen在观察聚球藻链时的偶然发现。他们与德国慕尼黑亥姆霍兹环境健康中心（Helmholtz Center for Environmental Health）的Philippe Schmitt-Kopplin教授合作，本打算借助最先进的质谱仪检测这些可溶性有机质的分子组成，从而了解它们的形态。在光的激发下，许多生物化合物开始发光。于是Gonsior决定，与平时在自己实验室里分析水样一样，对这些化合物进行光学分析，测量它们的吸光度和荧光性。
“当我看到这些样品的第一份荧光测试结果时，我就明白到底是怎么回事了。我们发现超微蓝藻释放的荧光有机质与深海和河流中的非常相似。” Gonsior说道，“许多研究者都在思考这种黄色物质从哪里来，而我们鉴定出的超微蓝藻就是这些海洋荧光可溶性有机质的一种可靠的来源，全球深海中观测到的颜色信号很可能来自于这些荧光有机质。”
Feng Chen 说：“这个发现令我激动万分，因为虽然我们很早以前就知道海洋中有大量蓝藻在进行光合作用，但还从未有人将超微蓝藻与荧光可溶性有机质联系在一起。”
此项研究“超微蓝藻与深海荧光可溶性有机质拥有相似的光学特性”于2017年5月17日发表于《自然·通讯》杂志上。
杂志来源：《自然·通讯》（Nature Communications）
文章来源：马里兰大学环境中心（University of Maryland Center for Environmental ）
翻译：胡砚泊
审校：颜磊
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