简历阅读- - -千分之一的细菌用光尖叫

关闭

你已经阅读了每月两篇免费文章中的一篇。了解更多。

关闭

千分之一的细菌用光尖叫

伟大的作家对“乳白色的海洋”充满了诗意。这是光芒背后的科学。

在遥远的海上,一个平静无云的夜晚,凝视天空,你会期待看到天空中闪烁的星星,抵消了

On一个平静而无云的夜间到海上,凝视着天堂,你希望看到星星的天空,抵消了深海的浮能黑色。

但167年前的一个晚上,在印度尼西亚爪哇岛海岸附近的水域,一切都很不正常。根据w·e·金曼船长(Captain W.E. Kingman)对金曼礁(Kingman Reef)的描述,就好像天空和大海互换了位置。金曼礁是太平洋上一个遥远的滑向陆地。“天空中几乎没有一片云,但天空……看起来就像暴风雨在肆虐,”船长在他的航海日志中写道。“整个海洋的外观就像一片覆盖着雪的平原。”他显然很害怕,海水好像在发光:

现场是可怕的宏伟之一,海洋转向磷,天堂挂在黑暗中,恒星出门,似乎都表明所有自然都准备了我们被教导的最后一个大型狂欢,这是为了相信歼灭这个物质世界。

虽然金曼和他的船员确实在这场“大火灾”中幸存了下来,但在历代的航海传说中,关于发光的海洋的故事一直与美人鱼和龙一起出现。虽然小说中的这些生物以许多不同的伪装出现,但发光海洋的外观却是非常一致的。

儒勒·凡尔纳在他的经典科幻冒险小说中讲述了一个关于这片水域的奇幻故事,《海底二万里.小说的主角Pierre Aronnax描述了这款其他世界的现象,因为虚构的鹦鹉螺潜艇在1868年1868年1月27日晚上驶入孟加拉湾:

放眼望去,海洋似乎变得清澈了。是月光的影响吗?不,因为新月刚出现两天,还没有消失在地平线下的阳光里。有好几个钟头,诺第留斯号的冲角冲过这些白浪,我望着它在这肥皂水上面无声无息地驶过去,它仿佛是在那些冒着白沫的漩涡中游弋,这些漩涡是海湾里的急流和逆流有时互相分开的。

凡尔纳是一位勤奋的研究人员,毫无疑问,他读过关于发光海洋的历史记载——比如查尔斯·达尔文的《小猎犬号》日记,达尔文在日记中记录了1832年与海洋生物发光的一次相遇:“海洋从其极端的发光呈现出奇妙和最美丽的外观;海水的每一部分都发出苍白的光。(然而,我们无法知道达尔文是否航行过真正的乳白色海洋。)

勇敢的探险家。儒勒·凡尔纳的科幻经典小说,海底二万里 Oliver Denker / Shutterstock

在大西洋,赫尔曼·梅尔维尔为他伟大的美国小说中的乳白海佳能做出了贡献,《白鲸》.梅尔维尔热衷于阅读捕鲸文学,他还利用自己在捕鲸船上当水手的经验《白鲸》.在一个场景中,梅尔维尔描述了一个被恐惧吓坏的水手,“他的船(航行)在午夜的乳白色的海洋中,就像一群梳着毛的白熊从岬角上游过他的周围……白色的海水笼罩着的幽灵对他来说是可怕的,就像一个真正的鬼魂。”

超过一个世纪将通过,直到现代账户可以证实这些乳白水的故事。但在过去十年左右,通过历史记录的协助,科学家们发现这些乳房,虽然非常罕见,但确实存在。挑战正是如何找到它们。

寻找银河

You’d think it would be easy to find glowing waters the size of a small country, but the ocean is a massive place, and unless you have a good vantage point—say a few thousand miles above sea level—milky seas can be elusive.

那么如何找到他们呢?在精密卫星图像的帮助下,一条线索浮出水面。史蒂文·d·米勒(Steven D. Miller)现在是科罗拉多州立大学(Colorado State University)的一名研究科学家,他在美国海军研究实验室(U.S. Naval research Laboratory)担任高级气象学家时,偶然发现了一份关于印度洋西北部乳白色海洋的报告——127年过去了,几乎与虚构的鹦鹉螺号(Nautilus)穿过乳白色水域的时间差不多。1995年1月25日,英国商船SS Lima号在索马里海岸以东150海里处航行被光包围

在格林威治标准时间1800(当地时间2100)一个晴朗无月的夜晚,在地平线上观察到一个白色的辉光,在蒸了15分钟后,这艘船被一片乳白色的海洋完全包围了,发出相当均匀的光。生物发光似乎覆盖了整个海域,从一个地平线到另一个地平线……这艘船看起来就像在一片雪地上航行,或者在云层上滑行。

通过将海洋知识与尖端科学结合起来,米勒的团队发现了他们的第一个乳白色海洋,尽管是在事实发生数年后。现在的挑战是检测它们的进化,以便实时研究它们。他们收集了200多个关于乳白色海洋的记录,发现这些巨大的发光斑通常会持续数天,最常见的是在印度洋西北部和印度尼西亚水域,最频繁的发生在1月和3月。在大致了解了乳白色海洋最有可能出现的时间和地点后,研究小组接下来用装有昼/夜波段仪器的卫星来寻找它们新一代星载弱光成像仪能够感知比反射的月光微弱约10000倍的光线。

在浏览这些新图片时,米勒灵机一闪,恍然大悟。他说:“当我在爪哇岛南部偶然发现一件令人震惊的事件时,我正在寻找伪装成乳白色海洋的云。”在对2012年至2021年的其他图像进行搜索后,该团队发现了12个事件,符合他们对乳白色海的严格标准——米勒说,从太空看,很多事情都可以类似于乳白色海——大约每8个月发生一次。其中最小的是一百次曼哈顿那么大

但是,最初是什么使海水发光的呢?

生命之光

《海底二万里,凡尔纳将发光的海洋归因于“滴虫”——或者正如叙述者所描述的那样,“一种发光的小蠕虫,胶状的,没有颜色……这些昆虫有时会粘在一起好几里。”

凡尔纳的猜测很有道理(毫不奇怪,他的猜测比梅尔维尔的“一群梳着梳子的白熊”围绕着船只更准确,尽管我们可以把后者归结为艺术上的许可)。

1985年,一艘研究船在阿拉伯海的乳白色水域航行并收集了水样,更多的线索随之出现。这些样本表明存在一种发光细菌它们寄生在水面的藻华上。但这些样本并不能解释某些问题,比如一个乳白色的海洋如何能绵延数千平方英里。

她打击了:乳状海的卫星图象在Java海岛附近在印度尼西亚,2019年8月。 Steven D. Miller,Noaa

科学家现在相信乳房是由大麻的千分之一的“尖叫”称为叫做鳗弧菌.在海洋中,许多物种用光而不是声音尖叫。恐惧是最常见的“尖叫”触发因素——快速的闪光吓走攻击者,就像我们在受到惊吓或威胁时尖叫一样。但有时生物会尖叫着寻求关注。

鳗弧菌细菌“尖叫”着要被吃掉。它们可以在海水中漂浮,但在鱼的内脏中也有家的感觉。通常情况下,这些细菌只有在它们生活在死亡和腐烂的藻类上时才会发光,科学家们非正式地称之为生物碎片海洋雪而且只有当它们大量聚集的时候。当它们紧密地聚集在一起时,它们开始散发出一种被集体吃掉的集体努力的光芒,就像一个活的鱼饵。事实上,这就是为什么死鱼有时会发光就像细菌照亮它们曾经活着的宿主一样。

当一个细菌单独在海洋中漂浮时,照明将是浪费能量。它的光将是如此之小,它基本上是看不见的。但是,想象它不是一个细菌,但百万,都拥挤在一起,好像在一块海洋雪地上。像音乐会的人一样齐声破解成千上万的发光镜,突然整个领域和无数的发光魔杖一起举行。

细菌具有通过称为Quorum感测的过程同步其照明的方法。每个细菌将少量化学信号释放到周围的水中。只要信号稀释,细菌就会占用它。但随着细菌的群体增​​加,信号变得更强壮,直到最终它得到了如此强烈的是,所有周围的细菌都感觉到它。节拍滴,音乐会开始,并发光的细菌点亮了夜海。

多年来,发光的海洋和美人鱼、龙一起出现在航海传说中。

为什么鳗弧菌在蒙特雷湾水族馆研究所的海洋生物学家史蒂夫哈德克队史蒂夫哈德克队史蒂夫哈德克团队成员有一些想法。皮特克认为他们的尖叫可能是一种意外的交叉布线。通常所有这一切都会发生在海洋雪地上,但如果是vibreo harveyi.人口增长过于密集,可能会在地表而不是海洋雪上引发连锁反应。本质上,细菌种群在表面变得如此稠密,以至于每个细菌都认为自己是一个稠密群体的一部分,随时准备被吃掉。

乳白色的海洋最可能出现在温暖、阳光充足的地区,不像许多相对清澈和缺乏营养的热带水域,那里营养丰富。在这些地区,深水从深渊中涌出到地面。这片深水带来了必需的营养物质,为大规模的海藻爆发创造了光和肥料的完美结合。海藻是海洋雪的重要组成部分弧菌尽职地在水面上殖民藻类,等待它们下沉。但阿道克认为,藻类和细菌繁殖如此迅速,它们的密度在开始下沉之前就触发了发光。

如果没有鱼来吞下它们,这些光可能意味着这些细菌的终结。更糟糕的是,乳白色的海洋看起来非常浅薄,而细菌则希望能附着在海洋雪上并沉入海底,从而对附近的鱼类更具吸引力。船只在乳白色的海面上留下的尾迹通常是深黑色的,这表明整个辉光只占据了水面上薄薄的一层。但如果是这样的话,会不会有一场发光的海洋雪风暴慢慢下沉到地表之下呢?黑线鳕并不确定——他怀疑细菌可能在沉得太深之前就死亡了——但在科学家找到并前往一片乳白色的海洋之前,没人能确定。

这就是为什么科学家需要在乳白色海洋形成时找到它们。阿道克很后悔没有亲眼看到过,尽管他的团队通过卫星在索马里海岸发现了一个,并观察了一个星期,他差点就有机会看到了。“如果不是在世界海盗之都……”阿道克说。他补充说,在其他任何地方,他都会跳上飞机。

科学家们正在接近乳白色海洋的位置,尽管这些海洋仍然是地球上最罕见的大型自然奇观之一。在从彩虹到极光的发光现象中,它们是独一无二的,它们的生命起源使它们更加神秘。它们的存在为伟大的艺术作品提供了信息,这一事实无疑增加了它们的吸引力,并强调了科学和文化之间的无声对话,这是许多重大发现的进化过程中不可或缺的一部分。米勒说:“历史上关于乳白色海洋的民间传说是这项研究非常吸引人的一个方面。”"就像亚哈船长《白鲸》多年来,对这些生物发光的乳白色海洋的追求一直是我个人的白鲸。”

毫无疑问,数以百万计的游客会加入米勒和阿道克的行列,亲眼目睹乳白色的海洋,只要他们知道去哪里,什么时候去。随着1月的临近,探险队正在等待,准备亲眼目睹生命在海洋中闪烁。

“快到午夜的时候,大海突然又恢复了原来的颜色;但是在我们后面,直到天边,天空反射着白浪,很长一段时间,似乎都浸染着北极光的模糊微光。”
- - - - - -《海底二万里


丽贝卡·r·赫尔姆(Rebecca R. Helm)是北卡罗莱纳大学阿什维尔分校(University of North Carolina Asheville)的生物学助理教授,她在那里研究海洋生物的生态和进化。

铅图像:泰国夜间海水中的生物发光。资料来源:Ilya Sviridenko / Shutterstock。

本文最初发表于我们的海洋通道2021年10月。

加入讨论