首页 单细胞生物“甲藻”是怎么照亮海洋的?夜晚蓝色的光辉很是诱人!

单细胞生物“甲藻”是怎么照亮海洋的?夜晚蓝色的光辉很是诱人!

最新研讨解说了单细胞海洋生物,是怎么发生光作为对机械影响的反响,在夜间照亮波浪。每隔几年,一大批被称为甲藻的微生物,就会赋予波浪一种怪异的蓝色光辉,然后改动世界各地的海岸。例如南加州壮丽的水华便是一个…

最新研讨解说了单细胞海洋生物,是怎么发生光作为对机械影响的反响,在夜间照亮波浪。每隔几年,一大批被称为甲藻的微生物,就会赋予波浪一种怪异的蓝色光辉,然后改动世界各地的海岸。例如南加州壮丽的水华便是一个特别有目共睹的比方。在《物理谈论快报》期刊上宣布的一项新研讨中,研讨人员确认了导致其间一种生物发生光的潜在物理原因。

由剑桥大学领导的世界研讨团队,开发了根据微操作和高速成像的共同试验东西,以在单细胞水平上可视化光发生,他们展现了新月焦囊藻(Pyrocystis Lunula)的单细胞有机体,在其细胞壁被机械力变形时是怎么发生亮光的。经过体系的试验发现:亮光的亮度既取决于变形深度,也取决于施加的速率。这种行为被称为“粘弹性”呼应,在许多杂乱资料中都有发现,比方含有悬浮聚合物的流体。

关于像新月焦囊藻这样的生物来说,这种机制很可能与离子通道有关,离子通道是散布在细胞膜上的一种特别蛋白质。当细胞膜遭到压力时,这些通道翻开,答应钙在细胞的隔间之间移动,触发发生光的生化级联。领导这项研讨的运用数学与理论物理系斯伦贝谢杂乱物理体系教授雷蒙德·E·戈尔茨坦说:虽然现已进行了数十年的科学研讨,主要是在生物化学范畴,但流体活动引发光发生的物理机制依然不清楚。

其研讨发现提醒了流体触发光线发生的物理机制,并标明在单细胞水平上能够做出多么高雅的决议方案。几千年来,生物发光一直是人类感兴趣的,由于它能够看到海洋中夜间波浪的光辉或森林中的萤火虫。从亚里士多德到莎士比亚,许多作家和哲学家都写过关于生物发光的文章,莎士比亚在“哈姆雷特”中写到了萤火虫的“无效之火”;指的是没有热量的光的发生。

但是,海洋中的生物发光并非“无效”。相反,它用于防护、进攻和交配。在甲藻的情况下,它们运用轻量出产来吓跑捕食者。现在的研讨成果标明,当细胞壁变形较小时,不管压入得多快,光强都很小;当压痕较大但施加缓慢时,光强也很小。只有当振幅和速率都较大时,灯火强度才会最大化。研讨开发了一个数学模型,能够定量地解说这些调查成果,这种行为能够作为过滤器,以防止触发虚伪的亮光。

与此同时,研讨人员方案更定量地剖析流体活动中整个细胞上的力散布,这是在海洋环境下了解光猜测的一步。研讨小组的其他成员包含博士后研讨员Hélène de Maleprade、德国哥廷根Max-Planck动力学与自组织研讨所的Nico Schramma和法国巴黎理工学院的Antoine Dode,以及法国尼斯物理研讨所的教授Christophe Raufast。

博科园|研讨/来自:剑桥大学

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