科学家发现不需要维生素 B12 即可生存的藻类

维生素 B12 缺乏会导致人类严重且可能致命的健康问题。到目前为止，人们认为同样的缺陷也会影响某些类型的藻类。然而，最近一项对暴露于各种铁和维生素 B12 条件下的藻类 Phaeocystis antarctica （P. antarctica） 的研究表明，这些生物可以在没有 B12 的情况下生存。这一发现与早期通过计算机化基因组序列分析做出的预测相矛盾，证明了藻类对 B12 缺乏的意想不到的恢复力。

这种藻类原产于南大洋，最初是一个单细胞，可以转化为毫米级的菌落。该研究发表在PNAS上，由麻省理工学院，WHOI，JC Venter研究所和斯克里普斯海洋研究所（UCSD）进行。研究发现，与其他关键的极地浮游植物不同，南极浮游假单胞菌可以在有或没有维生素B12的情况下生存。

“维生素B12对藻类的新陈代谢非常重要，因为它使它们能够更有效地制造关键氨基酸，”该研究的合著者之一、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的高级科学家Makoto Saito说。“当你无法获得维生素B12时，生命有办法使这些氨基酸更慢，导致它们生长得更慢。在这种情况下，有两种形式的酶可以产生氨基酸蛋氨酸，一种需要 B12，另一种速度要慢得多，但不需要 B12。这意味着南极假单胞菌具有适应和生存的能力，B12可用性较低。

MetE 基因发现

研究人员通过在实验室培养物中研究南极假单胞菌的蛋白质，并在野外样本中寻找关键蛋白质得出了他们的结论。在观察过程中，他们发现藻类具有不依赖 B12 的蛋氨酸合酶融合蛋白 （MetE）。MetE基因并不新鲜，但以前认为南极P.不拥有。MetE 使藻类能够灵活地适应低维生素 B12 的可用性。

“这项研究表明，现实情况更加复杂。对于大多数藻类来说，保持B12的灵活代谢是有益的，因为维生素在海水中的供应是多么稀缺，“该研究的首席研究员、前麻省理工学院博士后Deepa Rao说。具有这种灵活性使它们能够制造必需氨基酸，即使它们无法从环境中获得足够的维生素。这意味着将藻类归类为是否需要 B12 可能过于简单。

生活在食物网底部的南极洲被认为完全由铁营养控制。MetE基因的发现也表明维生素B12可能起作用。由于它存在于南极洲假单胞菌中，藻类的适应性使其具有潜在的优势，可以在产生 B12 的细菌稀缺的早春开花。

未来的研究方向

这一发现也对气候变化产生了影响。南大洋是南极洲的发现地，在地球的碳循环中起着重要作用。南极疟原虫吸收二氧化碳并通过光合作用释放氧气。

“随着全球气候变暖，越来越多的铁从冰川融化中进入南大洋沿海，”斋藤说。“预测铁之后的下一个限制性物质很重要，而B12似乎是其中之一。气候建模者想知道海洋中生长了多少藻类，以便做出正确的预测，他们已经参数化了铁，但还没有将B12纳入这些模型。

“我们特别有兴趣更多地了解菌株水平多样性的程度。看看B12独立菌株是否在温暖的南大洋具有竞争优势将很有趣，“该研究的合著者安迪·艾伦说，他是J. Craig Venter研究所和加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的联合教授。“由于B12的独立性在代谢效率方面是有代价的，一个重要的问题是需要B12的菌株是否会依赖产生B12的细菌。

南极假单胞菌具有适应最低限度维生素 B12 可用性的能力的发现被证明是许多其他藻类的正确选择，这些藻类以前也被认为是严格的 B12 使用者。这项研究的结果将为未来与碳循环相关的研究铺平道路，以及不同类型的藻类如何在南大洋寒冷和恶劣的环境中生存。