添加到海洋原生生物（左）的基因在荧光显微镜下显示为绿点（右）。图片来源：日本筑波大学
　　全球50%的氧气由海洋微生物产生，然而，这些微小的海洋生物在很大程度上仍然是科学界的一个谜。4月6日发表在《自然—方法学》上的一项研究称，全球100多名研究人员共同努力，找到了一种通过细胞和基因技术揭示部分海洋生物细胞基因组的方法。
　　未参与该研究的法国索邦大学国家研究机构CNRS的海洋生物学家Angela Falciatore表示，这项研究“将推动浮游生物生物学的进步”。她说，这些进展可能有助于了解生命的早期进化，甚至有助于开发新的抗生素。
　　海洋浮游生物出现时会把海域染成蓝色、绿色甚至是红色。有些浮游生物是单细胞结构，称为原生生物，它们像植物一样，利用光将二氧化碳转化为氧气。原生生物不仅提供呼吸需要的氧气，它们同时也是大型浮游生物的食物，而这些大型浮游生物又成为无脊椎动物和鱼类的食物。
　　未参与该研究的德国康斯坦茨大学藻类生物学家Peter Kroth说：“有大量未经探索的原生生物对这些生态系统产生了巨大影响。”
　　2015年，戈登和贝蒂·摩尔基金会向研究人员提供了800万美元研究经费，以填补这一知识空缺。当科学家修改生物体的细胞基因时，他们发现了这些细胞基因是如何发挥作用的重要线索。
　　最终，研究人员挑选了39个物种进行研究。他们采集了一些来自沿海水域的物种，并尝试了如何才能培育出足够数量的生物。研究人员对不同的营养成分和温度进行测试，以确定哪种方法最有效。
　　为探索这些基因，科学家不得不尝试将外源DNA导入其中，这是一个非常大胆的尝试。他们发现，有时射出包裹着DNA的微小金粒子或钨粒子是使DNA通过细胞膜最有效的方法；有时用电击穿细胞膜，使细胞膜渗漏，也可以将DNA挤进细胞。
　　细胞基因进入后开始制造蛋白质。有时细胞的防御措施会将其消灭，有时通常用于基因工程的酶在低温下不起作用，研究人员不得不寻找新的酶来完成这项工作。研究人员总共给13个物种添加了基因，其中包括一种会用毒素杀死鱼类的原生生物，以及另一种能够感染软体动物和两栖动物的原生生物。
　　这项工作有助于揭示原生生物是如何工作的，通过改变它们的DNA并监测其行为、功能或生化变化，研究人员开始了解这些基因的作用。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41592-020-0796-x