氮是地球上所有生命所必需的。然而，在全球海洋中，这种元素稀缺，因此氮的可用性对海洋生命的生长至关重要。在海洋水域中发现的一些细菌能够将氮气（N2）转化为氨（称为N2固定），从而为海洋食物网提供氮。
多年来，科学家们一直对生活在海洋水中溶解有机物的细菌是否以及如何能够进行N2固定感到困惑。人们认为，高水平的氧气和海洋水柱中溶解有机物的低含量会阻止厌氧和耗能的N2固定。
早在1980年代，就有学者提出聚集体，即所谓的“海洋雪颗粒”，可能是N2 固定的合适场所，这一观点最近得到了证实。然而，对于进行这种N2固定的细菌为何能在全球海洋中被发现，仍然是一个未解的问题。此外，这种活性的全球规模和分布也是未知的。
直到现在……
在一项新的研究中，来自德国莱布尼茨热带海洋研究中心、丹麦技术大学和哥本哈根大学的研究人员采用机械模型数学模型证明，附着在海洋雪颗粒上的细菌能够在全球海洋中，温度范围从热带到极地，从表层到深渊的广泛温度范围内固定N2。研究还表明，这些细菌的活动约占全球海洋N2 固定总量的10%。这项研究刚刚发表在《科学进展》期刊上。
– “自从我们开始这项工作已经快五年了，那时我还是哥本哈根大学的博士后，第一作者Subhendu Chakraborty解释道。随后他补充道：“但这绝对值得付出努力，因为结果是相当突破性的。事实上，我们的研究质疑了长期以来的范式，即海洋N2固定仅限于热带和亚热带海洋的表层水域，并且蓝藻是唯一重要的固氮生物。”
通过他们的机械模型，研究人员还显示附着在海洋雪颗粒上的固氮细菌有明显的纬度分布，在全球海洋的许多区域的缺氧最小区中具有最高的活性。此外，研究表明，颗粒相关细菌可以在比蓝藻更广泛的温度范围内固定N2。
– “N2 固定的规模以及与蓝藻已知的相比，颗粒相关活动的显著分布非常有趣，”生物系教授也是该研究的共同作者Lasse Riemann说。他继续说道：“由于大多在表层以下进行N2 固定，颗粒相关的细菌活动预计将对海洋氮循环产生间接和延迟的影响，与蓝藻相比。这些见解在试图预测未来受全球变暖影响的海洋浮游植物生产力时可能特别重要。”
研究人员希望他们的研究能够激励未来对海洋颗粒上微生物生命的研究，因为这一过程在海洋中多种营养素循环中似乎发挥了关键作用。
