浮游生物使细胞膜化学适应全球海洋中的温度、营养和光照

浮游生物可能很小，但它们在海洋中起着重要作用。作为海洋生态系统的基础，它们支持海洋食物网，并通过储存碳来帮助调节地球气候。虽然实验室研究表明浮游生物可以根据环境变化调整其化学成分，但一项新的全球研究揭示了这些适应是如何在真实的海洋中发生的。该研究将于2025年5月23日发表在《科学进展》杂志上。

不来梅大学海洋环境科学中心和伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）重新分析了海洋中浮游生物衍生脂质大规模分布的大量数据集，这些数据集最初由WHOI于2022年发表。“这项研究表明了开放科学的价值，”MARUM的第一作者刘为民博士说。“使用开放获取数据的新方法，我们发现了以前隐藏的浮游生物适应模式。”

这些数据集总计超过200 GB的质谱数据，包括从大西洋、太平洋和北冰洋收集的930个样本的脂质谱——细胞膜的关键成分，这些样本的深度从水面到400米。与仅关注已知分子的传统方法不同，这项研究还使用网络分析包括未知的脂质，让数据为自己说话。这种方法可以更全面、更少偏见地看待海洋浮游生物的脂质多样性。

分析表明，浮游生物的脂质状况与其环境密切相关。在寒冷的极地和亚极地海洋中发现了数量上最高的脂质多样性，浮游生物在那里使用更广泛的策略，如缩短脂肪酸链，来保持细胞膜的流动性。在温暖的开阔海洋中，研究小组观察到脂质分布的变化，这可能反映了对低营养可用性的适应。在这些地区的深水中，浮游生物增加了不饱和脂肪酸的产生，这一策略可能反映了对低光照条件的反应。刘博士说：“脂质的这些变化揭示了浮游生物群落如何适应周围环境。”。“由于浮游生物，尤其是浮游植物，构成了海洋生态系统的基础，它们的反应可能会波及整个海洋食物网，并导致深远的、有时出乎意料的后果。”

这项研究展示了将环境脂质组学与数据科学相结合如何揭示浮游生物适应背后的机制，为海洋生态系统如何运作提供了新的见解。这项研究得益于MARUM卓越集群“海底——地球未知界面”内化学信息学专业知识的建立。p