绿藻鞭毛协助运动还促进营养吸收

张涛

        当单细胞生物如精子拍打它们的鞭毛时，它们就能够运动。但是，一项新的研究显示，在一些绿藻群落中，鞭毛还促进营养的吸收。亚利桑那州大学和布朗大学的研究人员将这些新发现公布在最新一期的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

        在文章中，研究人员描述了鞭毛如何使这些绿藻获得它们繁殖并形成群落所需的能量。该研究首次证明鞭毛不但能帮助生物通运动，而且还能帮助它们取食以使它们能够形成较大尺寸的群落。这些信息对了解单细胞生物如何进化成多细胞生物的基础生物学问题具有重要意义。

        研究组分析了一群叫做volvocines的绿藻，这种藻类很常见。他们研究了从这种藻类从单细胞状态发展到大量单细胞构成多细胞群落的整个过程以了解细胞的分化和扩增形式。但是，volvocines如何从单个细胞一下子壮大成由50000个细胞构成的Volvox群落的呢？

        越大的生物需要更多的能量才能存活。Volvox是volvocines形成的最大的群落形式，巨大的舞动的鞭毛球体保护这一小撮生殖细胞。当球体群落的半径以两位数的速度增加时，这个半球的面积就以四倍的比例增加，从而满足Volvox能量的需求。

        像volvocines这样的微生物是靠扩散过程来获得营养物质的。这种群落的半径翻倍，其食物摄入率也翻倍，因此一个大型生物因其所需的能量比被动地取食所能供应的能量要多而无法存活。这正是研究人员一直想不通的问题。

        研究组推测鞭毛可能在群落的营养摄入中起到一定的作用。通过进行多学科的合作研究，研究人员创造出了一种能计算鞭毛如何在群落周围搅动形成一种水流的数学模型。然后，他们利用这种模型证明鞭毛的协同拍打将营养物质集中到运动群落的前部。这个群落穿过富含营养物质的区域并排出废物。