夏威夷大学马诺阿分校海洋学中心微生物海洋学：研究与教育(C-MORE)研究人员团队与合作者宣布在夏威夷水域发现了两种新的和不寻常的硅藻(浮游植物)在加州大学圣克鲁斯分校和加州州立大学圣马科斯分校。还发现这些生物可以固定氮，这是一个关键过程，可以将气态氮转化为一种形式，以支持它们栖息的缺乏营养的开阔海洋的生产力。研究结果发表在《自然通讯》上。

硅藻具有由玻璃状二氧化硅制成的复杂图案的细胞壁，是最著名和最具魅力的浮游植物之一。它们在营养丰富的条件下表现最佳。在夏威夷周围缺乏营养的开阔海域，硅藻难以获得足够的氮来生长。

为了解决这个问题，一些硅藻与固氮蓝藻建立了共生关系。这些特殊的内共生蓝细菌可以吸收溶解的氮气——在海水中含量丰富，但硅藻无法接触到——并将其转化为氨，这是一种硅藻可以轻松利用的氮形式，但在公海中却非常稀少。通过在玻璃房内藏匿蓝藻，硅藻拥有自己的个人氮气发生器。它们成为一个自我受精系统。

揭示几乎看不见的东西

C-MORE研究员、该研究的主要作者克里斯托弗·施瓦茨(ChristopherSchvarcz)说：“海洋学家多年来一直了解夏威夷周围水域中的这些硅藻-蓝藻共生体，但我们发现的物种完全不同。”

这些类型的共生体的更广为人知的例子在显微镜下很容易发现，因为硅藻宿主是具有径向对称性的大型“中心”细胞，而生活在其中的内共生蓝细菌形成细胞链，发出明亮的黄橙色用蓝光照射时发出荧光。

Schvarcz分离出的新硅藻种类更小，属于不同的谱系，具有双侧对称的细长形状。它们的共生体也更小，是单细胞的，并且在荧光灯下不会发光，因为它们不含叶绿素，使它们在硅藻内部几乎不可见。这很可能解释了为什么他们这么长时间都没有被发现。Schvarcz通过在实验室中将海水样本添加到贫氮生长培养基中，然后在数周和数月的时间内在显微镜下仔细检查培养物，以观察会生长出什么样的浮游植物，从而发现了这一新物种。

“结果令人惊讶，”与Schvarcz合作开展该项目的UHMānoa教授GriegSteward说。“新的硅藻与在淡水中发现的物种有关。我们不知道我们会发现它们的表亲会在远海中繁衍生息。克里斯的工作是一个重要的提醒，即只要有一点耐心和仔细观察，人们仍然可以学到很多东西。"

寻找不寻常的模式

当团队测量培养物的每日固氮模式时，另一个惊喜出现了。之前研究过的物种倾向于在白天或晚上集中它们的固氮活动，但不是两者兼而有之。

“对于这些新物种，我们发现了一种不寻常的杂交模式，”C-MORE的研究员SamWilson说，他领导了使用定制设备测量培养物的固氮率的工作。“这些细胞在午夜左右从黑暗中开始固定氮，一直持续到早上、下午和傍晚。然后他们在日落时分休息六个小时。我们还不知道他们为什么这样做，但发现这种奇怪的模式令人兴奋，因为这意味着我们将要从旧的过程中学到新的东西。”