什么物种生活在这个珊瑚礁里?它们健康吗?海洋生物发出的化学线索可能包含这些信息。但在水下环境中,看不见的化合物会形成一种复杂的“汤”,科学家很难破译。现在,ACS蛋白质组学研究杂志的研究人员已经展示了一种在海水中提取和识别这些指示化合物的方法。他们在珊瑚礁上发现了以前未被发现的代谢物,其中包括三种可能代表不同珊瑚礁生物的代谢物。
生活在珊瑚礁中的动植物向周围的水中释放各种物质,从复杂的大分子到单个氨基酸。为了确定哪些可以识别生态系统的居民,并用于测量珊瑚礁的健康状况,科学家需要准备水样,通过浓缩化合物并将其从咸肉汤中分离出来进行分析。它们主要将海水中的这些溶解化合物浓缩并收集在粘性膜上。然而,这种方法忽略了海洋生物产生的许多重要的含氮、含氧和含硫化合物。这些代谢物不能很好地附着在膜材料上,在海水中含量极低。为了克服这些挑战,伍兹霍尔海洋研究所的Brianna Garcia、Amy Apprill、Elizabeth Kujawinski和同事们测试了一种技术,在将溶解的代谢物从海水中提取出来之前,将其改造成一种与膜材料兼容的形式,使其能够被浓缩和分析。
首先,研究人员从美属维尔京群岛周围的五个珊瑚礁收集并过滤了水样。然后,他们通过一系列反应将苯甲酰官能团附着在溶解的含胺和含醇代谢物上。接下来,研究小组从样品中提取了经过修饰的代谢物,并用液相色谱-质谱法评估了它们的组成和浓度。通过应用这项新技术,研究人员发现了23种以前在珊瑚礁附近没有发现的代谢物,包括氨基酸、胺类、嘧啶核苷和有机磺酸,它们与光合作用和生物体生长有关。当研究人员分析数据时,他们发现:
病珊瑚、巨藻和甲壳藻的存在对me的影响最大tabolite成分。
一些化合物,如有机磺一种叫做DHPS的柠檬酸所有地点的浓度都一直很高,这表明存在珊瑚和相关生物。
三个我Tabolites(同丝氨酸甜菜碱,色氨酸和γ-氨基丁酸)在五个珊瑚礁中的水平有显著差异,研究人员将这些差异归因于海洋环境的变化植物和有机体。
研究人员说,这项研究成功地展示了如何在珊瑚礁生态系统中收集以前被忽视的、与生态相关的化合物,这些化合物可以用来监测它们受到气候变化、自然干扰和疾病活动的影响。
作者感谢国家科学基金会和国家海洋与大气管理局海洋与大气研究合作研究所的资助。