浮游生物可能很小，但在海洋中扮演着重要角色。作为海洋生态系统的基础，它们支持海洋食物网，并通过储存碳来帮助调节地球的气候。虽然实验室研究表明，浮游生物可以根据环境变化调整其化学成分，但一项新的全球研究揭示了这些适应在真实海洋中是如何发生的。该研究将于2025年5月23日发表在《科学进展》期刊上。
该研究是不来梅大学MARUM海洋环境科学中心与伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）之间的合作，重新分析了最初由WHOI于2022年发布的大规模浮游生物衍生脂质的分布数据集。MARUM的第一作者刘伟民博士表示：“这项研究展示了开放科学的价值。利用开放获取数据的新方法，我们揭示了浮游生物适应性之前隐藏的模式。”
这些数据集总计超过200 GB的质谱数据，包括来自大西洋、太平洋和北冰洋930个样本的脂质谱——细胞膜的关键成分，采集深度从表面到400米。不像只关注已知分子的传统方法，这项研究还采用了网络分析包括未知脂质，让数据自我表达。这种方法使对海洋浮游生物脂质多样性的看法更加全面和少偏见。
分析表明，浮游生物的脂质谱与其环境密切相关。在寒冷的极地和亚极地海洋中，发现了数量上最高的脂质多样性，浮游生物使用更广泛的策略——例如缩短脂肪酸链——来保持其细胞膜的流动性。在较温暖的开阔海洋中，研究小组观察到脂质分布的变化，可能反映了对低营养物质可得性的适应。在这些地区的深水中，浮游生物增加了不饱和脂肪酸的生产，这种策略可能反映了对低光条件的响应。
刘博士表示：“这些脂质变化揭示了浮游生物群落如何适应其环境。由于浮游生物，尤其是植物性浮游生物，构成了海洋生态系统的基础，它们的反应可以在整个海洋食物网中产生涟漪，并导致深远、某些时候意想不到的后果。”
这项研究展示了将环境脂质组学与数据科学相结合如何揭示浮游生物适应机制，提供了对海洋生态系统功能的新见解。该研究得益于位于MARUM的卓越集群“海洋底床——地球未图界面”内化学信息学专业知识的建立。
