眾所周知，海洋中的浮游植物在海洋生態(tài)系統(tǒng)和氣候調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與陸生植物一樣，它們通過(guò)光合作用儲(chǔ)存大氣中的二氧化碳，并產(chǎn)生地球上一半的氧氣。然而，人們對(duì)控制它們分布的機(jī)制仍然知之甚少。
法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心(CNRS)和索邦大學(xué)（Sorbonne University）的科學(xué)家通過(guò)研究浮游植物硅藻的光感知過(guò)程，發(fā)現(xiàn)這些微藻使用編入其基因組的光變化傳感器：植物光敏色素。這些光感受器使它們能夠探測(cè)水體中光譜的變化，從而提供它們?cè)谒w中垂直位置的信息。這一功能在水體混合嚴(yán)重的湍流水生環(huán)境（如高緯度、溫帶和極地地區(qū)）中尤為重要，有助于調(diào)整它們的生物活動(dòng)，特別是光合作用。通過(guò)分析Tara Oceans海洋采樣活動(dòng)的環(huán)境基因組數(shù)據(jù)，研究小組觀察到，只有北回歸線和南回歸線以外區(qū)域的硅藻才具有植物光敏色素。這些區(qū)域具有明顯的季節(jié)性特征，包括晝夜長(zhǎng)短的巨大差異，這表明植物光敏色素能使富有它的硅藻測(cè)量四季時(shí)間的流逝。
這項(xiàng)研究發(fā)表在2024年12月18日的《自然》雜志上，為浮游植物探測(cè)光并對(duì)光做出反應(yīng)，從而在環(huán)境中找到方向的機(jī)制提供了新的啟示。它還強(qiáng)調(diào)了在實(shí)驗(yàn)室和自然環(huán)境中采用綜合方法對(duì)于了解海洋生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)和生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力的重要性。
這就是全部了嗎？當(dāng)然不是，最新的DIVING-PAM-II還搭載了水下微型光譜儀MINI-SPEC，可以記錄下潛位置的光譜(400-800nm)數(shù)據(jù)。微型光譜儀的加入極大地提高了DIVING-PAM-II的應(yīng)用價(jià)值，它可以測(cè)量水下不同深度的光譜特性，可以測(cè)量水生植被冠層上下的光譜特性，可以測(cè)量不同生物組織的反射光譜特性，可以測(cè)量不同色素(葉綠素或其他光合色素)組分含量樣品的發(fā)射光譜。另外，DIVING-PAM-II還可以增加水體溶氧傳感器DIVING-PAM-II/O2，來(lái)測(cè)量下潛位置的溶氧。
DIVING-PAM-II大容量電池可提供超過(guò)2000次Yield測(cè)量。大容量存儲(chǔ)，可存儲(chǔ)27,000組飽和脈沖分析數(shù)據(jù)。水下光譜數(shù)據(jù)和溶氧可以隨珊瑚和海草的光合作用活性參數(shù)同步記錄，非常適合與研究海洋環(huán)境動(dòng)態(tài)變化與海洋生物活性之間的關(guān)系。
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原文：Duchêne, C., Bouly, JP., Pierella Karlusich, J.J. et al. Diatom phytochromes integrate the underwater light spectrum to sense depth[J]. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08301-3