复读-地球上最大的细胞

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地球上最大的细胞

在深海深处,异种藻是它们自己的世界。

想象一下,你是一名科学家,坐在一艘冰冷黑暗的船的腹部,在一个海洋深渊之上。你的眼睛盯着一块屏幕……丽贝卡·R·赫尔姆

麦琪,你是一个科学家,坐在冰冷黑暗的船舱里,远在大洋深渊之上。当遥控车辆(ROV)下降到你脚下数英里时,你的眼睛盯着屏幕。首先,ROV在阳光充足的水域中行驶,那里有丰富的鱼类和果冻,但当它下沉时,光线逐渐减弱,阳光照射区剩下的只是下沉的尸体和上面生物的粪便,雨下得如此轻柔,如此密集,科学家称之为“海洋雪”。然后,当雪消退时,你会留下黑色,在如此极端的压力下,一个泡沫塑料咖啡杯被压碎成顶针大小,而水是如此的冷以至于燃烧。海底映入眼帘,它们就在那里。由巨细胞组成的花园。

这些单细胞生物,被称为异种藻,可以生长像篮球一样大。生长在沉积物上的异种藻可能类似康乃馨、玫瑰或格子,就像浅水中的珊瑚一样,它们的身体在深海中创造了一个独特的栖息地。尽管在它们生活的深处很难进行调查,而且许多深海平原尚未被勘探,但我们确实知道异种藻草地可能覆盖大片区域斯克里普斯海洋学研究所的海洋生态学家丽莎·莱文(Lisa Levin)说,外来生物“代表了海洋生物多样性中鲜为人知的一个组成部分”。她补充说,外来生物“非常脆弱,很容易受到人类干扰。”而且干扰即将出现。

深渊花园

想象一下,这些细胞密集地聚集在一起,就像草坪上的蒲公英。每个巨大的细胞都由周围的沉积物组成一个房子;有些延伸出长长的搜索丝,比如头发,来寻找和抓取最好的建造粒子,并避开那些太大或太小的粒子。尽管只有一个单细胞,每个细胞都将这些材料组装成精细的砖石结构。

有了有序的房屋,许多外来磷藻以从上面下沉的海洋雪为食,在粘稠的内部消化这些旧残留物,然后排出类似动物粪便的废物,尽管单个细胞不应该被称为动物粪便。南安普顿大学生态学家安德鲁·古戴领导的科学家使用CT扫描窥探他们发现,每一个细胞都像树枝一样在外壳内扩散,延伸到每一个角落,但有多余的空间。

深渊之谜:一位研究人员拿着一个外植体(海蛇尾生活在它的褶皱中)。 施密特海洋研究所

凭借这些贝壳的精细结构和它们产生的废物,每个细胞都创造了一个微型世界。在20世纪80年代末,莱文第一次把研究异种植物作为一种爱好,而几乎没有其他科学家对它们给予过多的关注,她发现15个主要动物群体,包括海绵、软体动物、甲壳类动物和多毛类蠕虫,栖息在这些单细胞城堡中,有些细胞容纳100多种动物。有些是由主人的排泄物滋养的。“它们的功能就像动物的公寓,”莱文说。2019年,她和斯克里普斯大学的生物学家格雷格·劳斯(Greg Rouse)发现了一个全新的动物群,这一动物群可能依赖于外来生物:鱼。

当他们观察从哥斯达黎加海岸外一英里深的海床上收集的异种藻时,莱文和劳斯发现了属于副脂肪炎,一种有点像巨型蝌蚪的蛇形鱼。斯内尔鱼使用注射器状产卵器产卵。一些物种将卵潜入海绵中,另一些则潜入螃蟹的鳃中,还有一些(勇敢地!)潜入活蛤蜊体内。但是一些种类的蜗牛鱼可能会在异种藻中产卵,从而在动物和这些巨大的细胞之间建立新的关系。

异种植物为原本平坦的栖息地提供了结构。

目前尚不清楚蜗牛在多大程度上使用了异种藻类,以及其他鱼类是否也这样做,但这些发现强调了这些特殊细胞对深海生物的重要性。对于生活在这些草地上的蜗牛和其他动物来说,外来磷藻可以为平坦的栖息地提供结构。这些草地现在被认为是生物多样性的热点地区。当渔网沿着海底拖曳捕获外来藻类时,这是一个信号,表明行动已经进入了比周围海床更富饶的脆弱栖息地。

事实上,异种藻对深海生物多样性非常重要,它们是生物中的一员由联合国指定作为脆弱海洋生态系统的指标,社区对干扰特别敏感。当根据这些指标的独特性、功能和脆弱性对其进行评估时,会发现异种植物人仅次于深海珊瑚。莱文说:“大多数都非常脆弱,如果不小心处理,就会变成一堆沉积物。”它们尤其容易受到破坏。

深海采矿

一些最丰富的仇外藻草甸分布在克拉里昂-克利珀顿断裂带(Clarion-Clipperton Fracture Zone),这是夏威夷和墨西哥之间一个170万平方英里的深海平原和山脉区域。生物学家调查该地区的海床发现的区域每平方米有12种异色藻,形成了一种单细胞礁系统。另一项海底调查2016年进行还发现14种外植体和12种刺胞动物、棘皮动物和海绵动物。其中7种动物是科学上的新物种。

然而,吸引国际关注Clarion-Clipperton的并不是外来磷藻。取而代之的是拳头大小的多金属结核,像蛋糕上的碎屑一样,散布在该地区广阔的软海床上。

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每个结核的核心都包含一小块贝壳或化石,其表面被像晶体一样生长的矿物质所包围。这个过程是惊人的缓慢,与一般的结节据估计,成长以每百万年几厘米的速度,而最慢的速度也只有几毫米。最大的结核可能有数千万年的历史。虽然结核的形成可能与地质时间有关,但收集结核的热潮正在加速。

它们所含的矿物质包括锰、镍、铜和钴元素,这些元素是用于太阳能电池板和电动汽车的电池的关键组件,是新兴“可再生”能源经济所需的元素。

单是钴,每公斤就能卖到50多美元。与它们所含的其他金属一起,这些多金属结核场是价值数十亿美元.公司和国家排着队等着开矿. 尽管距离陆地数千英里,号角克利珀顿的区域现在已被征用由中国、法国、日本、德国、韩国和其他国家,以及国际海底管理局发布了16个许可证在那里进行多金属结核采矿勘探。

异族植物生活在一个与其他人类所遇到的世界不同的世界里。

采矿包括拖拉机大小的真空吸尘器,通过管子连接到上面的船上,将结核吸到表面。外来植物及其生态系统将与它们一起被提取。生物学家是还不清楚水下水雷是否或如何恢复。

一项对大西洋异种植物的研究发现它们是快速成长,在八个月的时间里,数量增加了几倍,但从这些物种推断克拉里昂-克利珀顿的异种植物可能是不合理的。正如竹子和橡树等植物以不同的速度生长一样,这些巨细胞可能也是如此。科学家们对异种藻的繁殖、它们的扩散能力以及它们在雷区重新定居所需的时间也知之甚少。当然,这只适用于不依靠结核生存的异种植物,它们需要数千万年才能重新形成。

2021年4月初,绿色和平组织面对一艘船与采矿公司Deep Green签订合同,沃尔沃(Volvo)和谷歌(Google)等公司现在承诺,在更好地了解环境影响之前,不会使用从深海开采的矿物。与此同时,国际海底管理局很快就会转变从目前的勘测阶段开始,只允许第一代深海采矿。

在环境几乎完全未知的情况下,进行环境影响评估是一项挑战。但我们确实知道,异族植物生活在一个不同于其他人类所遇到的世界。这些细胞和人类的拳头一样大,为其他物种创造了栖息地,与珊瑚相比,它们对生态系统的重要性更大。莱文说:“我希望人们学会关心深海,了解它有多奇妙、多怪异,以及它有多么不同寻常。”。她说,仇外心理是标志性的。我们不知道深海采矿的后果可能是什么,但如果这些非凡生命形式的脆弱性是任何迹象,我们必须谨慎行事。


丽贝卡·R·赫尔姆(脸谱网/推特/一款图片分享应用)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。

Lisa Levin的研究由施密特海洋研究所是鹦鹉螺海洋公司的合作伙伴。

先导图像:一个外植体,顶部有一颗海蛇尾。图片来源:美国国家海洋和大气管理局海洋探索和研究办公室

这篇文章最初发表在我们的网站上海洋频道2021年4月。

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