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珊瑚礁像森林一样散射光线

珊瑚礁像森林一样散射光线

科学家破解深海珊瑚发光之谜 生物体使用荧光蛋白进行光合作用

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图片来源:Courtesy of Daniel Wangpraseurt

在深海珊瑚中发现的一种蛋白质可以帮助生物体在低光的栖息地进行光合作用。

本报讯 珊瑚礁和森林拥有的共同之处要比你可能想到的更多。当阳光照射到一片树林中时,一部分获得的阳光往往比其他部分多。叶片组织通过向外散射光线,在一定程度上对此进行了补偿,从而有助于阳光照射到其他树叶。研究人员在日前于路易斯安那州新奥尔良市举行的美国地球物理学会海洋科学会议上报告称,类似的事情也发生在珊瑚身上。

图片来源:E. Smith

当科学家朝珊瑚发射激光时,珊瑚的彩色组织会将光线扩散,通常将光线重新分配给其他部分。珊瑚白色的碳酸钙骨骼也参与到这一行动中。不过,它反射的光线往往比较少,相反主要帮助将光线聚焦在否则会处于阴影中的特定区域。

本报讯 研究人员已经找到了深海珊瑚发出奇异光芒的原因——帮助它们的藻类进行光合作用。

取决于具体情形,珊瑚还能重新调整自身,或者扩张以增加光线的传播,或者收缩以使光线传播最小化。然而,即便有了所有这些招数,到目前为止,光线也仅能渗透进珊瑚组织。正如在森林中那样,光线往深处传播时往往会减弱,对于组织底部的细胞来说获取光线也相对困难。因此,正如一片叶子中的不同细胞含有不同数量的叶绿素,珊瑚细胞上似乎覆盖着不同数量的光合藻类——虫黄藻,而这些藻类会为珊瑚制造食物。对光合作用进行的测量显示,专门应对低光照或没有光线的细胞在昏暗的环境下制造了大量食物。

科学家早就知道,在浅水中,这种生物体会发出绿光,而这是通过将荧光蛋白质作为一种“防晒霜”所形成的。这些蛋白质能够吸收有害的紫外线并重新释放出绿光,同时保护与它们共生的藻类——这些藻类通过光合作用提供了珊瑚生长所需的大部分能量。

与此同时,到访珊瑚的水下通气管或许并未注意到底下的“天篷”—— 一种比陆地森林中高高的凉亭要小且细微很多的东西。不过,研究人员认为,理解它对于弄清楚生命如何在海底生存下来同样至关重要。

2015年,一个由英国南安普敦大学Jorg Wiedenmann领导的研究团队发现,栖息在海洋深处的珊瑚也会发出荧光,这一次是一些鲜艳的黄色、橙色和红色光线的集合。其中一些生物生活在水下165米的深处,只有很少的阳光能够照射到这里,并且大部分光线位于光谱的蓝色区域。因此,研究人员怀疑这些珊瑚发光可能另有原因。

《中国科学报》 (2016-03-03 第2版 国际)

现在,Wiedenmann认为他的团队已经找到了答案——深海珊瑚利用一种荧光蛋白最大限度地制造少量光线以供栖息在这里的藻类进行光合作用。换句话说,深海珊瑚和它们的浅海亲戚出于相反的原因而发出了荧光。

研究表明,蓝光对于光合作用更有用,但红光更能穿透到珊瑚的组织中。因此,珊瑚使用一种红色的荧光蛋白将蓝光转换成橘红色光的波长。这就意味着此类光线能够接触到更多的生物体共生藻类,从而帮助珊瑚通过光合作用生成尽可能多的养分以供生存。科学家的这一研究成果日前发表在英国《皇家学会学报B》上。

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