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性还是食物?单细胞生物的决策

已有 2046 次阅读 2018-10-17 18:40 |个人分类:科学感想|系统分类:博客资讯

单细胞硅藻能够根据他们自身的需要来调整他们的行为以适应不同的外部刺激。这是由弗里德里希席勒大学的科学家和德国耶拿的马克斯-普朗克化学生态学研究所的科学家以及来自比利时的合作伙伴发现的。藻类依靠营养物质繁殖。然而,他们也需要性伴侣,但跟踪信息素的痕迹。在实验中,Seminavis robusta硅藻将它们的取向指向营养源或交配伙伴,这取决于饥饿程度和交配的需要。这些微小的生物事实上是一种原始的行为生物学。

硅藻是单细胞微藻。它们主导海洋浮游植物,在我们的海洋中无处不在。硅藻不仅是许多海洋动物的食物来源,而且还担负着极其重要的生态系统服务:它们对全球光合作用做出了重大贡献,从而对地球上的氧气产生了贡献。此外,他们可能产生生物燃料。

硅藻Seminavis robusta是实验室中行为研究的理想模式生物:细胞对不同的环境条件作出反应并控制其性欲。弗里德里希·席勒大学仪器分析/生物有机分析学教授、马克斯·普朗克化学生态研究所马克斯·普朗克研究员小组组长乔治·波纳特的研究小组想知道这些微小生物是否能够做出关于以下方面的决定:他们更迫切需要的是食物或性伴侣。

为了找出答案,科学家们在不同条件下培养细胞。特别是,细胞面临着不同数量的营养和性信息素。由于硅藻主要通过细胞分裂进行无性繁殖,如果细胞在连续分裂后变得越来越小,有性繁殖对于它们的生存可能是必要的。毕竟,如果细胞变得太小而低于最小尺寸,细胞就会死亡。硅藻还积极寻找它们形成细胞壁所需的营养素。它们可以在环境中跟踪硅酸盐矿物,并积极地向该食物源移动。最近的一项研究表明,它们被矿物的气味所吸引。

“令人惊讶的是,即使是明显缺乏神经系统的单细胞生物,也能够处理不同的刺激,甚至评估它们的个体需求。我们的研究表明硅藻能够灵活地适应环境变化。他们的反应也不同,这取决于他们对性伴侣的需要。我们观察到硅藻迁移到信息素或食物来源,这取决于它们对性或营养的饥饿程度。到目前为止,这种决策只属于高等生物,”研究负责人Georg Pohnert总结了研究结果。


Sex or food? Decision-making in single-cell organisms

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181016154241.htm


  1. Karen Grace V. Bondoc, Christine Lembke, Stefan N. Lang, Sebastian Germerodt, Stefan Schuster, Wim Vyverman, Georg Pohnert. Decision-making of the benthic diatom Seminavis robusta searching for inorganic nutrients and pheromonesThe ISME Journal, 2018; DOI: 10.1038/s41396-018-0299-2




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