华盛顿大学 该研究小组在2015年北太平洋巡航期间收集样本
合著者布林丹·达勒姆(中心)回收了取样仪器
灰色瓶子在特定深度打开和关闭，以收集海水样本
荣誉:Dror Shitrit/Simons海洋过程和生态合作 正如陆地上的植物和动物对白天的日照时间非常敏感一样，海洋中的生命也遵循着白天、季节甚至月亮的节奏
华盛顿大学的一项研究发现，生物光开关使这成为可能
根据2月发表的一项研究，海洋中的单细胞生物使用各种各样的遗传工具来检测光，即使是很少的光，并做出反应
1发表在《美国科学院院刊》上
“如果你观察海洋环境，所有这些不同的生物都有这种昼夜循环
他们彼此非常合拍，即使他们四处走动
他们怎么知道什么时候是白天？他们怎么知道什么时候是晚上？UW大学海洋学研究科学家萨夏·科塞尔说
尽管肉眼看不见，海洋微生物却支持着从沙丁鱼到鲸鱼的所有海洋生物
了解这些社区的内部运作可以揭示它们在不断变化的海洋条件下将会如何发展
“就像雨林产生氧气和吸收二氧化碳一样，海洋生物在世界海洋中也做同样的事情
人们可能没有意识到这一点，但是这些单细胞生物和雨林对我们星球的功能一样重要，”科塞尔说
通过分析日夜采集的海水样本中过滤出的核糖核酸，这项研究确定了四种主要的光感受器，其中许多是新的
这种基因活动利用光来引发海洋生物新陈代谢、生长、细胞分裂、运动和死亡的变化
这些新的基因“光开关”的发现也有助于光遗传学领域，在这个领域中，细胞的功能可以通过曝光来控制
研究人员说，今天的光遗传工具是由人类设计的，但是自然界的版本可能更敏感或者更好地检测特定波长的光
UW海洋学教授、资深作者弗吉尼亚·阿姆布鲁斯特说:“这项工作极大地增加了我们所知的光感受器——不同种类的开关——的数量。”
不足为奇的是，许多新工具是针对蓝色范围内的光的，因为水过滤掉了红色波长(这就是海洋呈现蓝色的原因)
科塞尔说，有些人也赞成开绿灯
研究人员在远离海岸的地方收集水样，观察原生生物的所有基因活动:有细胞核的单细胞生物
他们过滤水，选择直径在200纳米到十分之一毫米之间的生物体
这些生物包括光合生物，如吸收光能的藻类，以及通过消耗其他生物获取能量的其他单细胞浮游生物
该小组在夏威夷附近的北太平洋地区连续四天每四小时收集一次样本，不分昼夜
研究人员使用追踪器跟踪水面下大约50英尺(15米)的水流，这样样本就来自同一个水团
这项研究还观察了来自海洋“边缘地带”120和150米(400和500英尺)深处的样本
“即使在那里，基因活动也表明生物体对极低水平的阳光有反应
当太阳升起时，这些生物体获得能量并变得更大，而在夜晚，当紫外线对它们的脱氧核糖核酸损害较小时，它们就会进行细胞分裂
“日光对海洋生物很重要，我们知道，我们认为这是理所当然的
但是看到这四天遗传活动的节奏，以及美丽的同步性，你就会意识到光是多么强大，”阿姆布鲁斯特说
未来的工作将着眼于离赤道更远的地方，那里的浮游生物群落更容易受到季节变化的影响
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