细菌如何在没有食物的情况下游泳，以及为什么它对气候很重要

海洋细菌通过追踪和降解下沉颗粒来控制海洋中储存的二氧化碳量，否则这些颗粒将在海洋中储存数千年。研究人员发现，一些细菌可以在没有食物的情况下游泳数天，同时寻找这些颗粒，在此过程中体重会减轻。了解海洋细菌是如何做到这一点的，可能会更好地预测海洋碳储存能力和气候减缓。

苏黎世联邦理工学院环境工程研究所教授Roman Stocker解释说：“在没有食物的情况下游泳或不游泳的决定对细菌来说是一个普遍的问题。”。“饥饿时，游泳会增加你到达生活更好的地区的机会。与此同时，游泳对海洋细菌来说代价高昂。对它们来说，这真的是一个高风险、高回报的决定。”

来自苏黎世联邦理工学院、EAWAG和维也纳大学的一个跨学科研究小组通过对许多不同物种进行实验来解决这个问题，饥饿细菌，然后在显微镜下观察它们的游泳行为。他们发现，细菌要么在饥饿的几个小时内完全停止游泳，要么继续游泳至少两天（有些甚至一周）。

这项研究发表在《自然微生物学》杂志上。

细菌就像马拉松运动员

该研究的主要作者Johannes Keegstra博士说：“一段时间以来，让我们困惑的是，在没有食物的情况下继续游泳的细菌是如何付出高昂的代价的。”。通过使用先进的技术来测量它们的体重，结果发现它们每天游泳都会损失近10%的生物量。“它们非常像马拉松运动员，将生物量储备转化为能量以保持游泳。”

这表明海洋细菌对游泳的挑战有两种不同的解决方案：规避风险的细菌完全停止游泳，只是等待情况好转，从而节省资源，而易感风险的细菌则牺牲了部分生物量，希望稍后游进颗粒中时能恢复。

脾弧菌FF-500在碳补充培养基（50%海洋肉汤）中追踪细胞的示例电影。除非另有说明，所有补充视频均在25时录制 fps，实时显示，放大倍数为20倍，覆盖面积为0.65 mm × 0.65 在轨迹分析之前，减去视频中可见的任何漂移（方法）。与此视频对应的细胞速度分布如图1b所示（左，灰色）。来源：《自然微生物学》（2025）。DOI:10.1038/41564-025-01997-7从行为到气候

作者使用细菌物种DNA序列中的信息来预测其他细菌的这种行为。例如，他们根据现场样本的序列数据进行了预测，以了解哪种策略在海洋的哪个地区最常见。这可能对碳储存建模有用。在描述海洋中各种形式的碳（如二氧化碳）转化的数学模型中，细菌经常被忽视。

“如果我们想让这些模型具有预测性，我们需要更明确地描述它们的行为，”苏黎世联邦理工学院教授、EAWAG主任Martin Ackermann解释道。Keegstra补充道：“问题是每个物种都是不同的，那么你从哪里开始呢？有了这些简化原则，我们目前正在研究如何改进碳通量的预测。”