MIT海洋微生物科学家首获4000万美元基金赞助

随着西蒙斯基金会的投资，一项与MIT研究人员和其同事的合作在海洋微生物的研究领域取得了新的突破。

常见的浮游植物——海洋硅藻图片

图片提供者：Gordon T. Taylor

西蒙斯基金会，是位于纽约资助基础科学研究的慈善组织，首次投资4000万美元进军海洋微生物，创立了海洋过程与生态西蒙斯合作（SCOPE），一项集中在夏威夷大学研究海洋生态系统微生物作用的五年计划。

栖息在每一滴海水上的海洋细菌和浮游植物，基本上主导着海洋生态系统——以至于有人说，它们就是海洋。微生物通过阳光生产氧气，调节营养物质的循环，生产和消耗温室气体，对海洋和整个地球都产生了重要的影响。

SCOPE给应用先进基因学和系统生物学方法领域的顶尖研究人员提出了新的能力要求，追求最难以捉摸的海洋生物群落的细节——比如生活在食物链中的数万亿微生物如何回应它们所在的环境，以及如何影响环境。

“这个想法是为了将微生物的微观活动和他们在大规模气候和养分循环过程中所扮演的角色连接起来，但实际上很难连接，”麻省理工学院地球大气和行星科学（EAPS）副教授Mick Follows说，“这项赞助，在某种程度上使我们得以探索我们一直想做但没有资源的这些问题。”

以下是SCOPE研究人员八个创始人之一，以及麻省理工学院的其他人，伍兹霍尔海洋研究所，夏威夷大学，圣克鲁兹加州大学和华盛顿大学的研究成果。

SCOPE的工作点在Station ALOHA，一个建立在美国夏威夷欧胡岛北部亚热带太平洋的深海研究地点。自1988年以来，研究人员在不同的项目已经对生物进行了连续的测量，比如化学过程、在水层物理结构的可变性等，产生了综合的时间序列记录。现在SCOPE研究人员将在更高水平和更高的清晰度上建立以海洋小片区域为特色的知识。

SCOPE研究人员看见的海洋是大量微生物的基因——SCOPE研究人员Penny Chisholm，环境研究教授Lee和Geraldine Martin，称它为：“溶解信息。”微生物蛋白编码基因的开关反应了温度，光，和营养可用性的波动；因此，代表微生物群体的基因，在实际海洋中随着时间的推移，揭示了微生物在做什么，它们的新陈代谢，以及它们的生存环境。

Ed DeLong，一名研究海洋微生物基因转录的技术先驱，将与夏威夷大学的微生物海洋学教授David Karl一起参与指导SCOPE成员。DeLong，他过去10年一直是麻省理工学院土木与环境工程系老师之一，最近加入了夏威夷大学海洋学的教员队伍。

微生物基因组研究已经在Station ALOHA全面展开：在最近发表在《科学》上的论文，DeLong和他带领的麻省理工学院团队开发了自由漂移机器人环境样品处理器，一种漂浮在水上每两个小时取样来自同一群落微生物的设备。然后，该研究小组使用RNA测序技术，以在微生物种群任何给定时刻的基因开启或关闭进行快照。

他们发现，海洋细菌可预测基因活动的24小时周期。一些物种开始吃，呼吸，以及在清晨的增长；其它的稍晚醒来。他们的分析表明，多个不同种类的海洋细菌在过去一天的行为模式中是协作的，就好像轮班工作。

为了了解这种微小生物如何影响整个北太平洋的能源转换，研究人员需要从海洋动力学计算机模型中获得帮助。在这儿Follows提出：在EAPS的达尔文组的他与他的团队，开发和探索了海洋微生物群落模型，提出了关于某些生物如何的相互作用，他们希望这能在实际的海洋中指导研究。“我们希望帮助具体化一些在SCOPE中的测量，”Follows说，“这样我们可以测试这些假设。”

反过来，Follows团队将使用从SCOPE发现的详细物理特征，更好地限制他们的生物模式，使他们的虚拟海洋更贴近现实。“最终，在几年的时间，”他说，“我们将会更新我们的模拟组件，来反映微生物生态系统发生情况的新解释。”

随着这个新的私募基金的注入，观察者和生态系统建模着（他们通常分别工作在小，单个项目）可以立即开始合作。连接海洋的基因组到生物群系并不是独自一个区域就可以做完的事情。

原文链接:

http://newsoffice.mit.edu/2014/scope-40-million-dollar-award-0818

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