科学家们有了一个令自己也感到吃惊的发现——一种名为蓝藻(Synechococcus)的原始单细胞细菌竟有着繁忙的“夜生活”。当夜晚降临,蓝藻便停止了光合作用,并开始将氮转化为生长所需的营养物质。这种微型的细菌能够在接近沸腾的温度下完成自己的工作,这一发现为蓝绿藻能够在严峻的环境中保持多种能量生产模式提供了第一个例证。
蓝绿藻——例如已知的蓝细菌(cyanobacteria)——多存在于地球上的荒芜环境中。从两极冰盖到沙漠温泉,这种细菌通过将阳光转换为能量而顽强地活着。当太阳下山后,它们终于得到片刻喘息之机,并且依靠自身的能量储备提供“燃料”。然而其中的一些细菌却连夜里也不闲着,它们将空气中的氮转化为可以利用的营养物质——这一过程即人们所说的固氮作用。迄今为止,科学家们仅在生存于温度较低的温泉外沿的细菌中发现了这种现象。
为了搞清蓝细菌在更高的温度下是否也能完成这两项工作,由美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市卡内基协会的生物学家Devaki Bhaya、Anne-Soisig Steunou和Arthur Grossman领导的一个研究小组,从黄石国家公园的两处温泉中采集了蓝藻样品。研究人员随后追踪了负责细菌能量和营养生产的基因。
即使在完全黑暗的环境中,蓝藻也能在72摄氏度的高温下继续工作。研究人员发现,有机物启动了三个基因,用于激活一种对固氮作用有帮助的酶——固氮酶。那么这些基因在白天的时候为什么不能好好工作呢?Bhaya指出,这是因为光合作用的副产品氧气使固氮酶中毒所致。她表示,“毫无疑问,这种细菌在黄昏后转变了循环方式。”研究小组日前在美国《国家科学院院刊》网络版上报告了这一发现。
加利福尼亚州芒廷维尤市美国宇航局(NASA)埃姆斯中心的微生物学家Jonathan Trent认为,很明显,这是研究藻类科学的一个入口。他说,“这种细菌在一个以前我们认为不可能的高温下将氮转化为有用的营养物质。”Bhaya指出,这使得蓝藻能够在两个世界中获得最大的好处。