最近的一項研究發現，南大洋原生藻類Phaeocystis antarctica（南大洋棕囊藻）可以在沒有維生素B12 的情況下茁壯成長，這對先前的假設提出了挑戰。這項發現表明，這種藻類透過一種獨特的基因能夠適應維生素B12 的缺乏，對南極生態系統、氣候變遷模型以及未來有關藻類在不斷變化的環境中的生存策略的研究都有意義。

缺乏維生素B12 會導致嚴重的健康問題，甚至可能致命。迄今為止，人們一直認為缺乏維生素B12 也會影響某些類型的藻類。然而，最近對暴露於各種鐵和維生素B12 條件下的棕囊藻（Phaeocystisantarctica）進行的一項研究表明，這些生物在沒有B12 的情況下也能生存。這項發現與早先透過電腦基因組序列分析得出的預測相矛盾，顯示藻類對B12 缺乏具有意想不到的適應能力。

這種藻類原產於南大洋，一開始是單細胞，可以轉化成毫米的菌落。這項研究發表在《美國科學院院刊》（PNAS）上，由麻省理工學院、世界衛生組織科學研究所（WHOI）、JC 文特爾研究所（JC Venter Institute）和史克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography，UCSD）共同完成。研究發現，與其他關鍵性極地浮游植物不同的是，棕囊藻可以在有或沒有維生素B12 的情況下存活。這項研究的共同作者之一、伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）資深科學家Makoto Saito 說：”維生素B12 對藻類的新陳代謝非常重要，因為它能讓藻類更有效地製造一種關鍵氨基酸。當無法當獲得維生素B12 時，生命就有辦法更慢地製造這些氨基酸，導致它們的生長速度也變慢。在這種情況下，製造氨基酸蛋氨酸的酶有兩種形式，一種需要B12，另一種則需要B12，另一種則慢得多，但不需要B12。這意味著棕囊藻有能力適應並在B12 含量低的情況下生存。”研究人員在羅斯海的帕爾默號考察船上對棕囊藻進行研究。來源：Makoto Saito研究人員在實驗室培養物中研究了棕囊藻的蛋白質，並在野外樣本中尋找關鍵蛋白質，從而得出結論。在觀察過程中，他們發現這種藻類有一種不依賴B12 的蛋氨酸合成酶融合蛋白（MetE）。MetE基因並不是新的基因，但以前認為棕囊藻並不具備這種基因。MetE 使藻類能夠靈活地適應維生素B12 含量低的情況。“這項研究表明，實際情況更為複雜。”該研究的首席研究員、前麻省理工學院博士後迪帕-拉奧（Deepa Rao）說：”對於大多數藻類來說，保持靈活的新陳代謝對B12是有益的，因為海水中的維生素供應非常稀缺。有了這種靈活性，即使它們無法從環境中獲得足夠的維生素，也能製造必需氨基酸。這意味著，將藻類劃分為需要或不需要B12可能過於簡單化了。”一座冰山漂浮在南極洲冰冷的海水中。圖片來源：伍茲霍爾海洋研究所Makoto Saito 拍攝生活在食物網底部的南極洲一直被認為完全受鐵營養的控制。MetE 基因的發現也表明，維生素B12 也可能是一個因素。由於棕囊藻中含有維生素B12，這種藻類的適應能力使其具有在早春綻放的潛在優勢，因為此時產生B12 的細菌較稀少。這項發現對氣候變遷也有影響，棕囊藻所在的南大洋在地球碳循環中發揮重要作用，它透過光合作用吸收二氧化碳並釋放氧氣。“隨著全球氣候變暖，越來越多的鐵從融化的冰川中進入南大洋沿岸，”Saito 說。”預測鐵元素之後的下一個限制因素非常重要，B12 似乎就是其中之一。”氣候建模人員想知道海洋中生長了多少藻類，以便做出正確的預測，他們已經將鐵參數化，但還沒有將B12 納入這些模型中。“我們尤其有興趣了解藻類多樣性的程度。”這項研究的合著者、加州大學聖迭戈分校J. Craig Venter 研究所和斯克里普斯海洋學研究所的聯合教授Andy Allen 說：”我們很想知道獨立於B12 的藻類在溫暖的南大洋中是否具有競爭優勢。由於在新陳代謝效率方面B12的獨立性是有代價的，因此一個重要的問題是，需要維生素B12的品種是否會變得依賴於生產B12的細菌”。發現棕囊藻有能力適應最低限度的維生素B12供應後，發現以前被認為嚴格使用維生素B12的許多其他藻類也有同樣的能力。這項研究的發現將為今後有關碳循環以及不同類型的藻類如何在南大洋寒冷惡劣的環境中生存的研究鋪平道路。編譯來源：ScitechDaily