趋化细菌可以游向超小型浮游植物周围营养丰富的水域，但它们不会停留太久。图片来源：Douglas R. Brumley 博士
微生物或微生物是驱动海洋中大规模生态和生物地球化学过程的引擎。
它们大规模处理光和养分，代表海洋食物网的基础。
虽然通常对海洋中的微生物活动进行大规模研究以了解全球氧气生产和二氧化碳封存等问题，但越来越多的证据表明，单个细胞错综复杂的小规模运动在塑造海洋生产力方面发挥着重要作用。
细菌游向大型浮游植物
两种类型的微生物在海洋中占主导地位，即浮游植物和细菌。
浮游植物是开阔海洋中的微小“植物”，吸收阳光并利用这种能量制造食物和氧气。浮游植物和细菌之间的养分交换调节海洋生产力。
在显微镜下，经常可以看到海洋细菌（大约 1 微米，或 1/1000 毫米宽）聚集在大型浮游植物细胞（如硅藻，其大小约为 0.5 至 1 毫米）周围，以渗入水中的营养物质为食环境。
浮游植物周围富含营养的区域，被称为藻圈，会吸引细菌，这些细菌通过一种叫做趋化性的过程聚集在它们身上。
然而，浮游植物有各种各样的形状和大小，数量最多的也有一些最小的。
像聚球藻这样的微型浮游植物（一种称为蓝藻的光合细菌）可能比硅藻小数百倍。
由于它们的体积很小——只有几微米宽——普遍的观点认为超微浮游植物和其他细菌之间的细胞间相互作用是不可能的。相互碰撞以分享营养的机会似乎非常渺茫，就像针在大海捞针中寻找其他针一样。
跟随【化学】钱
我们与悉尼科技大学和世界各地气候变化集群的同事合作，设计了一系列实验和数学模型——发表在《自然微生物学》杂志上——以测试游泳和导航是否以及如何帮助细菌找到这些微型浮游植物大海捞针。
为了测试营养物质是否在这些不同的生物之间转移，我们用不同形式的氮和碳（称为稳定同位素）分别培养细菌和超小型浮游植物，然后在实验室将它们一起培养三个小时。
接下来，我们的团队测量了单个细胞的氮和碳成分，发现其中一些营养物质确实在两种生物之间转移了。
细菌运动有多重要？
在实验中，我们使用了趋化性细菌——它们可以游向食物。但是游泳对这种营养交换很重要吗？事实上，对于海洋中如此小的细胞来说，游泳有什么意义吗？
为了找出答案，我们用两种不同类型的细菌重复了这些实验：可以游泳但不能导航到食物的细菌和根本不能游泳的细菌。
在每种情况下，与微型浮游植物的养分交换都低得多。
这表明当时流行的观点是错误的。细菌游动行为是交换营养和使用趋化性的关键；细菌确实可以瞄准它们营养丰富的超小型浮游植物目标。
编辑：付鹏
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