海洋微生物的新发现：饮食习惯决定深海命运？

你可能想不到，生活在我们海洋最深的微小生物，竟然对地球的气候有着如此重要的影响。它们就像海洋中的“清道夫”，负责分解有机物质，将碳元素固定在海底。然而，这些微生物并不是来者不拒的，它们也有自己的“饮食偏好”。

伍兹霍尔海洋研究所的一项新研究表明，二氧化碳 (CO2) 从海洋表面（与大气密切接触）到深海（可在深海中封存数十年、数个世纪甚至更长时间）的移动取决于一系列看似微小的过程。海洋中一个关键的微观过程是细菌的饮食偏好，这些细菌以被称为脂质的有机分子为食。

研究发现不同微生物对消化食物的偏好存在惊人的差异。细菌似乎对不同的脂质分子有非常不同的饮食偏好。这对于理解碳封存和生物碳泵具有真正的意义。这项研究使用最先进的方法将下沉生物质的分子组成与其降解率联系起来，这样能够将其与细菌的饮食偏好联系起来。

科学家们发现，不同的微生物对有机物的偏好不同。有些微生物喜欢吃脂肪，有些则偏爱蛋白质或碳水化合物。这种“挑食”行为直接影响了海洋中的碳循环。当微生物分解有机物时，一部分碳会以二氧化碳的形式释放回大气，而另一部分则会沉入海底，被长期封存起来。如果微生物偏好分解容易降解的有机物，那么更多的碳就会释放到大气中，加剧温室效应。反之，如果微生物更喜欢分解难以降解的有机物，比如脂肪，那么更多的碳就会被封存在海底，有助于缓解气候变化。

参考文献：Lars Behrendt, Uria Alcolombri, Jonathan E. Hunter, Steven Smriga, Tracy Mincer, Daniel P. Lowenstein, Yutaka Yawata, François J. Peaudecerf, Vicente I. Fernandez, Helen F. Fredricks, Henrik Almblad, Joe J. Harrison, Roman Stocker, Benjamin A. S. Van Mooy. Microbial dietary preference and interactions affect the export of lipids to the deep ocean. Science, 2024; 385 (6714) DOI: 10.1126/science.aab2661

微生物为什么会有不同的饮食偏好？

微生物的饮食偏好之所以不同，是由于不同种类的微生物拥有不同的基因组，这些基因决定了它们能够产生哪些酶，从而影响它们能够分解和利用的物质种类。例如，一些细菌拥有分解纤维素的酶，而另一些则没有。另外，微生物为了适应不同的生存环境，会进化出特定的代谢能力，从而能够利用环境中存在的特定营养物质。例如，肠道中的微生物为了适应肠道环境，会演化出分解膳食纤维的能力。微生物之间存在着复杂的相互作用，包括竞争和合作。为了在竞争中占据优势，微生物会进化出独特的代谢能力，从而能够利用其他微生物无法利用的营养物质。宿主的饮食习惯、生理状态等因素都会影响肠道微生物的组成和功能，从而影响微生物的饮食偏好。

微生物的饮食偏好是其长期进化和适应环境的结果。基因、环境、竞争和宿主等因素共同作用，塑造了微生物的代谢能力和营养需求。

这种饮食偏好会如何影响海洋生态系统？

微生物的饮食偏好作为海洋生态系统中的一个关键因素，对碳循环、营养物质循环、海洋酸化以及污染物降解等方面都产生了深远的影响。

微生物对不同有机物的偏好直接影响了海洋碳的固存。如果微生物偏好分解不易降解的有机物，如脂质，那么更多的碳就会被封存在海底，有助于缓解气候变化。相反，如果微生物偏好分解易降解的有机物，那么更多的碳就会以二氧化碳的形式释放回大气，加剧温室效应。

微生物分解有机物释放出的营养物质，如氮和磷，是浮游植物生长所必需的。微生物的饮食偏好会影响这些营养物质的释放速率，从而影响海洋初级生产力。营养物质的分布和浓度会影响海洋食物网的结构。微生物的饮食偏好会改变营养物质的流动方向，进而影响整个海洋生态系统的稳定性。

海洋酸化会影响海洋生物，尤其是那些依靠碳酸钙构建外壳的生物，如珊瑚和贝类。微生物的活动会影响海洋的酸碱度，从而间接影响这些生物的生存。一些微生物具有降解有机污染物的能力，它们的饮食偏好会影响污染物的降解速率，进而影响海洋生态系统的健康。

思考

不同微生物群落如何协同作用，共同影响脂质的降解？不同群落结构下，脂质降解的效率和产物有何差异？在脂质降解过程中，不同微生物之间存在怎样的竞争与合作关系？这种关系如何影响脂质的降解路径？

温度、盐度等环境因素如何影响微生物的脂质降解能力？不同环境条件下，微生物的饮食偏好有何变化？海洋污染物（如塑料微粒、重金属等）对微生物的脂质降解能力有何影响？这些污染物是否会改变微生物的群落结构？

脂质降解产物如何影响深海生态系统的初级生产力？这些产物是否能为深海生物提供能量来源？脂质降解产物在海洋碳循环中扮演什么角色？它们是否能促进碳的长期封存？

气候变化（如温度升高、酸化等）如何改变微生物的饮食偏好？微生物饮食偏好的变化是否会反过来影响气候变化？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

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