五篇Science聚焦生物学最新前沿

　　说到对地球生命至关重要的生态系统，大多数人首先会想到热带雨林，其实浮游生物也同样重要。这些微小的生物漂浮在海洋上层，它们不仅是海洋食物链的基础，还生产了地球上一半的氧，可以作为碳汇（Carbon Sink）和影响气候。

　　本期Science杂志以封面形式重磅推出了生物学最新前沿，浮游生物学。Tara Ocean联盟的研究团队经过三年半的考察，首次正式发布了自己的研究成果，通过五篇论文揭示了一个鲜为人知的浮游世界。

　　“我们向全世界展示了海洋对人类有多么重要，”Tara Oceans的主管Eric Karsenti说。

　　海洋有哪些浮游生物？

　　科学家们从全球的主要海洋区域获得了病毒、细菌和微小的真核生物（从单细胞藻类到鱼类幼仔）。他们公布了这些生物的遗传学信息，以便科研人员展开进一步研究。

　　“这是海洋科学迄今为止最大规模的DNA测序，测序分析揭示了大约四千万基因，其中大部分是新发现的。这说明浮游生物的多样性超乎我们的想象，”Genoscope CEA的Patrick Wincker解释道。据估计，这些基因来自于三万五千多种不同的生物。

　　“在真核生物方面，我们测序了差不多十亿遗传学条码（genetic barcodes）。浮游的单细胞真核生物多样性非常大，”法国国家科学研究院 CNRS的Colomban de Vargas说。“它们的多样性比细菌或动物大得多，而且我们对其知之甚少。”

　　浮游生物如何互作？

　　研究人员通过计算机建模，预测了浮游生物彼此的互作，并且有选择的进行了验证。“我们发现，绝大部分浮游生物是寄生关系，这能将营养回收到食物链的底层，”鲁汶大学VIB研究所的Jeroen Raes说。这是深入理解全球海洋生态系统的动态和结构的第一步。

　　浮游生物在海洋中是均匀分布的么？

　　研究人员分析了环境因子（比如温度、pH和营养）对海洋浮游生物的影响。“我们发现，在阳光能够触及的深度，温度是影响原核生物（细菌和古生菌）群体组成的主要因素，” 欧洲分子生物学实验室EMBL的Peer Bork说。“不同生物根据海水的温度聚集在一起。”

　　研究人员还发现，厄加勒斯环流(Agulhas Rings)分割了浮游生物群体。厄加勒斯环流是印度洋和南大西洋之间的天然屏障，它形成的巨大漩涡会剧烈搅拌和冷却浮游生物，能够穿越过去的生物很有限。

　　“此外，我们还分析了海洋病毒的全球分布，验证了一个十年前提出的理论，”亚利桑那大学的Matthew Sullivan解释道。“病毒是在局部‘种子库’生产的，它们顺着洋流漂浮，最终不同的地区有不同的病毒群体，尽管海洋的总体病毒多样性相当有限。”

　　气候改变会影响浮游生物么？

　　Tara Ocean联盟对海洋进行了系统性的取样，涵盖了所有的生物域（从病毒到动物），收集了丰富多样的环境数据。这项研究奠定的基础，有助于人们评估气候改变对海洋生态系统的影响。“之前所说的温度条件就和气候改变关系密切，当然这只是一个开始，”CNRS的Chris Bowler说。