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遠洋桿菌（SAR11）單細胞海洋細菌家族，是海洋中最常見(jiàn)的有機體。近日，“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編閱讀了一篇發(fā)表在美國微生物協(xié)會(huì )American Society for Microbiology旗下開(kāi)放獲取期刊mSystems上的最新研究。該研究由馬克斯·普朗克海洋微生物學(xué)研究所等機構主導，作者包括揚·布魯厄爾（Jan Brüwer）、伯恩哈德·�？怂梗˙ernhard Fuchs）和魯道夫·阿曼（Rudolf Amann）等人。
這項研究顯示：有時(shí)候，我們所計算的并不一定就是最重要的。這項針對北海細菌細胞分裂數量的新研究挑戰了關(guān)于海洋微生物生命的一些傳統觀(guān)念。
海水中充滿(mǎn)了細菌，每升海水中有數十萬(wàn)個(gè)細菌。然而，細菌數量的多少，并不一定代表一切。更重要的是它們的活躍程度和復制速度。
如果科學(xué)家想要了解細菌種群的生長(cháng)速度，通常會(huì )測量它們的細胞數量隨時(shí)間的變化。然而，這種方法存在一個(gè)重大缺陷：它不能測量細菌的繁殖或死亡速度。然而，這些因素對于理解生態(tài)過(guò)程非常重要。因此，位于不來(lái)梅的馬克斯普朗克海洋微生物研究所的研究人員現在對德國灣的春季蓬勃生長(cháng)過(guò)程進(jìn)行了深入研究。他們挑戰了一些先前的觀(guān)念。
(注：German Bight（德國灣）是指北海東南部的一片淺海區域，位于德國沿海。它是北海的一部分，與荷蘭的沿海地區相鄰。德國灣的地理范圍大致包括了德國的弗里斯蘭群島、沿海城市布倫斯布特爾、維廷和漢堡附近的地區。這個(gè)區域在海洋生態(tài)系統和海洋研究中具有重要意義，吸引了許多科學(xué)家進(jìn)行各種研究和調查。)
馬克斯普朗克海洋微生物研究所的揚·布魯厄爾、伯恩哈德·�？怂购汪數婪颉ぐ⒙妊芯咳藛T通過(guò)多種方法調查了春季蓬勃生長(cháng)期間細菌的生長(cháng)情況：他們用顯微鏡不僅計算和鑒定了存在的細胞數量，還計算了正在分裂的細胞的頻率。通過(guò)這種方式，他們能夠計算出不同類(lèi)型的細菌在其自然環(huán)境中的繁殖速度。
"我們使用現代顯微鏡方法在成千上萬(wàn)幅圖像中可視化和計數分裂細胞，"作為博士論文的一部分進(jìn)行這項研究的揚·布魯厄爾解釋道。"我們利用了分裂細胞必須將其復制的基因組分配給其子細胞的事實(shí)。因此，我們能夠根據細胞中的DNA分布清晰地識別這些細胞。"這使得研究人員能夠長(cháng)時(shí)間內確定個(gè)別細菌群的生長(cháng)速度。
研究組負責人伯恩哈德·�？怂贡硎荆�"結果給我們帶來(lái)了一些驚喜。例如，我們發(fā)現海洋中最常見(jiàn)的細菌群SAR11的繁殖速度幾乎比預期快十倍。"此外，在許多情況下，測量得到的生長(cháng)速度與相應細菌的豐度不符合。布魯厄爾解釋說(shuō)："如果細菌經(jīng)常分裂但不常見(jiàn)，這表明它們很可能成為捕食者或病毒的目標。"（小編注：說(shuō)明被其他生物干掉了）細菌繁殖的時(shí)機也令人驚訝：SAR11細菌在北海藻類(lèi)大量繁殖之前經(jīng)常發(fā)生分裂。它們從何處獲取所需的能量，至今還仍然是一個(gè)謎。
并非所有的細菌群體都像SAR11那樣表現出意外情況；對于其他群體，收集到的結果更符合研究人員的預期——在這種情況下，生長(cháng)速度和細胞數量基本匹配。
迄今為止，人們認為SAR11細菌具有非常小的細胞，可以通過(guò)很少的營(yíng)養物存活，不經(jīng)常分裂，由于體積小，只很少被捕食者捕食。相反，其他較大的細菌，例如擬桿菌類(lèi)，被認為是受歡迎的食物，它們繁殖迅速，并在捕食者和病毒追蹤它們時(shí)迅速消失。但是，布魯厄爾和他的同事的新研究呈現了一個(gè)非常不同的畫(huà)面。
布魯厄爾強調："我們的結果影響著(zhù)我們對元素循環(huán)，尤其是海洋中的碳循環(huán)的理解。海洋中最常見(jiàn)的細菌群SAR11比以前認為的更活躍，繁殖速度更快。這可能意味著(zhù)它們需要更少的營(yíng)養物，是其他生物更受歡迎的食物來(lái)源。此外，細菌在藻類(lèi)大量繁殖期間的總體周轉速度似乎比我們之前認為的更快。"
德國馬克斯普朗克海洋微生物研究所的所長(cháng)魯道夫·阿曼強調："這項研究在方法上要求非常嚴格，同時(shí)也展示了我們可以從顯微鏡圖像中獲得多少信息。我為參與其中的研究人員的出色工作感到非常自豪，也很高興有機會(huì )與他們合作。取得的成果將引發(fā)許多關(guān)于春季蓬勃生長(cháng)期和整個(gè)海洋生態(tài)關(guān)系的激動(dòng)人心的討論。"
細菌類(lèi)群的特征和重要性
SAR11細菌（Pelagibacterales, 中文常譯作遠洋桿菌）是一類(lèi)自由生活的浮游寡營(yíng)養光合異養細菌，屬于A(yíng)lphaproteobacteria綱。它們是海洋系統中最豐富的浮游細胞群，可能也是世界上數量最多的細菌。在全球碳循環(huán)中，SAR11細菌起著(zhù)重要作用，將來(lái)自初級生產(chǎn)的有機化合物氧化為二氧化碳。
SAR11細菌最早是由美國俄勒岡州立大學(xué)的Stephen Giovannoni教授及其同事于1990年在薩爾加索海發(fā)現的，因此得名SAR11。最初被歸類(lèi)于Rickettsiales目，但在2013年基于rRNA基因的系統發(fā)育分析后，被提升為目的級別，成為Rickettsiales亞綱的姊妹目。它們與Rickettsiales目有最密切的親緣關(guān)系。
SAR11細菌為革蘭氏陰性桿菌，是自由生活細胞中最小的生物之一（<0.7微米），其細胞體積不到大腸桿菌體積的1/500。它們具有高的表面積與體積比，以更好地從寡營(yíng)養環(huán)境中吸收營(yíng)養物質(zhì)。由于適應了低營(yíng)養和緩慢生長(cháng)的環(huán)境，這些細菌在純培養條件下很難培養。因此，它們也被認為是自由生活細胞中基因組最小的細菌之一。DOE聯(lián)合基因組研究所已經(jīng)測序了SAR11類(lèi)群的基因組。研究發(fā)現，這些細菌形成了三個(gè)微型聚類(lèi)，即在類(lèi)群內部密切相關(guān)的細菌群。令人驚訝的是，與海洋中的SAR11細菌相比，淡水中的細菌基因組遺傳多樣性較低。此外，研究還發(fā)現這些細菌具有合成全部20種氨基酸和幾乎所有輔因子所需的完整生物合成途徑。目前尚未觀(guān)察到任何細胞中的假基因、內含子、轉座子或額外染色體元素。因此，SAR11細菌是基因組最高效的細菌目。
SAR11細菌的發(fā)現和研究，對于理解海洋生態(tài)系統和碳循環(huán)具有重要意義。由于其在海洋中的豐度和活躍度，它們對維持海洋生態(tài)平衡和全球生態(tài)系統功能發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。對SAR11細菌的深入研究有助于揭示它們在海洋環(huán)境中的生存適應機制以及對全球環(huán)境變化的響應。
來(lái)源：中國綠發(fā)會(huì )
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