海洋里有一種非常微小的生物，它們叫微藻，雖然它們看起來像是水中的“微塵”，但它們卻是我們地球生態系統中不可或缺的**“超級英雄”**。

今天，我們要聊的這個話題，就是這類小小生物的一個驚人發現——它們竟然也有“眼睛”！

你沒聽錯，微藻居然能感知光線的變化，而且這種“感知能力”就像是它們的眼睛一樣，幫助它們在海洋中找到合適的生長位置。聽起來是不是有點不可思議？

微藻到底是什么？
首先，咱們得先了解一下，“微藻”是什么。

你可能聽過“浮游植物”這個詞，微藻其實就是浮游植物中的一種。說白了，微藻就是漂浮在水里的“植物”。

你可能會想，植物不是應該扎根在土壤里嗎？怎么會在水里漂著？其實，這種漂浮在水中的植物，雖然沒有土壤，但它們有著強大的生存本領——它們可以在水中自由漂流，通過光合作用吸收陽光，制造能量，并且釋放氧氣。


澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）微藻培養實驗室中的微藻培養物。圖源：CSIRO在地球上，微藻的作用非常重要。就像我們地面上的大樹一樣，微藻也是地球上氧氣的主要來源。它們通過光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，幫助維持地球生態系統的平衡。想象一下，如果沒有微藻，海洋中的氧氣就會大大減少，其他生物也會面臨生存危機。所以，微藻雖然小，但它們卻在地球生命的循環中起到了至關重要的作用。

更有意思的是，微藻不僅僅是制造氧氣的“工廠”，它們還是食物鏈中的重要一環。許多海洋動物，像小型甲殼類、魚類等等，都以微藻為食。你可以把微藻想象成海洋中的“草地”，為海洋中的許多生物提供能量。所以說，微藻不僅是氧氣制造者，還是食物鏈的基礎，甚至它們的存在影響著整個海洋生態系統的平衡。

**微藻怎么感知光線的變化呢？**那么，它們是如何在廣闊的海洋中找到自己的位置，并在變化的光照條件下生存呢？這就牽涉到了微藻的一個驚人發現——它們居然能感知光線的變化。

你可能會覺得奇怪，微藻怎么能“感知”光線呢？畢竟它們沒有眼睛，也沒有神經系統。

其實，微藻并不是真的通過眼睛來感知光線，而是通過一種叫做**“光敏色素”**的物質。這種物質就像是微藻的“眼睛”，它能夠感知水中的光線變化，并幫助微藻在海洋中做出合適的反應。

那么，光敏色素又是什么呢？

簡單來說，光敏色素就是一種能感知光線的特殊物質。它們能夠察覺到水下不同深度的光線強度和光譜的變化，從而幫助微藻判斷自己處于什么樣的光照條件下，并根據這個信息調整自己的生理狀態。比如，如果微藻感覺到光線變弱，它們就會減少光合作用，節省能量；而如果光線變強，它們就會加速光合作用，制造更多的能量。


硅藻 Thalassiosira pseudonana 的掃描電子顯微鏡圖像，右圖為其生物硅結構的偽彩色圖像，重點突出顯示了硅藻的閥門區、孔足結構和環帶區域。這些結構展示了硅藻復雜的微觀形態和生物礦化特性，提供了深入研究其生態功能和進化適應的重要線索。圖片由Philip Gr?ger等研究團隊提供，來源于Nature期刊。（圖文無關）

**為什么微藻需要“眼睛”？**那么，為什么微藻要有這樣的“眼睛”呢？其實，這和海洋的環境有關。

我們知道的，海洋是一個非常復雜的環境，光線并不是均勻分布的。在水面上，陽光照射強烈，光合作用非常活躍；而越往深處走，光線就變得越來越弱，到了深海，幾乎沒有任何光線。所以，微藻就需要通過感知光線變化、來決定自己在哪個深度最適合生長。

更有趣的是，水中的光線不僅僅是強度不同，顏色也會發生變化。淺水區的光線偏藍色，而越往深處，光線的顏色會變得更偏綠色或紅色。**微藻通過它們的“眼睛”——光敏色素，就能感知到這些光線的變化，調整自己的位置和生理活動。**比如，在光線較強的地方，它們會加速光合作用；而在光線較弱的深水區，它們會減緩光合作用，節省能量。

說到這里，你可能會覺得，微藻的“眼睛”是不是有點神奇？其實，科學家們也正是通過研究微藻的光敏色素，發現了這個驚人的秘密。最近，法國國家科學研究中心（CNRS）和索邦大學的科學家們通過研究硅藻（一種常見的微藻），發現它們體內的光敏色素就能感知水中的光線變化，并根據這些變化調整自己的生理活動。這項發現，不僅幫助我們更好地理解微藻如何在海洋中生存，也讓我們認識到——微藻其實并不是像我們想象的那樣，只是隨波逐流的“漂浮物”，它們實際上有著非常復雜的適應機制，能夠精確地感知環境變化，做出相應的反應。

這項研究于2024年12月18日發表在《自然》期刊上，為浮游植物如何感知和響應光線、從而在復雜的水域環境中找到適宜的生存空間提供了新的見解。

這些科學家們還發現，這種光敏色素不僅能夠幫助微藻感知光的強度，還能幫助它們判斷水中的光譜變化，進而調整自己的活動。舉個例子，當水中的藍光變弱時，硅藻就會啟動一系列反應，減少光合作用；而在光線較強的淺水區，它們則會增加光合作用，盡可能吸收更多的陽光。

更有意思的是，科學家們還發現，硅藻并不是隨便在哪里都能感知光線變化的。只有在一些特定的地區，硅藻才具備這種能力。比如在熱帶地區以外，像是高緯度的極地，硅藻就會利用光敏色素感知季節性變化，并通過調整自己的生理狀態，來應對不同的環境挑戰。這種適應性，讓硅藻能夠在這些極端環境中生存下去。


硅藻（Thalassiosira pseudonana）的卵細胞（oogonium）正在通過細胞壁膨脹的過程。人工著色中，藍色表示葉綠素，紅色代表DNA。這種微觀細胞的生長過程揭示了硅藻獨特的生物特性和繁殖機制，對研究海洋生態和光合作用具有重要意義。圖源：俄勒岡州立大學（圖文無關）
**微藻的“眼睛”為什么重要？**從生態角度來說，微藻不僅僅是海洋中的氧氣制造者，它們的活動還直接影響著海洋食物鏈的平衡。

微藻通過光合作用固定二氧化碳，釋放氧氣，幫助減少溫室氣體排放，減緩氣候變化。它們是海洋生態系統的基礎，也是地球氣候系統中的重要一環。

如果微藻能通過光敏色素感知光線變化，從而在適宜的水深進行光合作用，那么，它們不僅能保證自己在光照不足時生存下來，還能幫助調節海洋生態系統的平衡。而這項研究的發現，恰恰為我們提供了一個新的視角，讓我們更加了解微藻在氣候變化中的角色。

所以，今天的故事其實很簡單——微藻不僅是海洋中的“氧氣工廠”，它們還有“眼睛”，能感知光線的變化，幫助它們在海洋中找到最佳生長位置。科學家們通過研究，揭示了這些小小生物如何利用光敏色素，在水中做出精準的生理反應，確保自己能夠在變化的環境中生存下去。

（注：本文僅代表資訊或者作者個人觀點。不代表平臺觀點。歡迎留言、討論。）
資訊源 | 《自然》期刊文 | 王海詩（Amphitrite Wong）編輯 | Linda
排版 | 綠葉參考資料略

來源: 海洋與濕地