你呼吸的氧气，竟来自海洋中一种微小成分

罗格斯大学一项发表于《美国国家科学院院刊》的新研究，清晰揭示了铁在海洋浮游植物光合作用中的关键作用及其对地球生命的重要性。

海洋浮游植物是海洋食物链的基础，这些微小藻类依赖铁这种重要微量元素生长和发挥功能。铁主要通过沙漠和干旱地区的 airborne 尘埃，以及冰川融水进入海洋。罗格斯大学的保罗·G·福克owski（研究合著者）表示：“你每呼吸两次，就有一次的氧气来自海洋浮游植物释放。我们的研究显示，在海洋大片区域，铁是限制浮游植物产氧能力的因素。”

没有足够的铁，光合作用（将光能转化为化学能并释放氧气的过程）会减慢甚至停止。此时浮游植物生长变慢，捕获的阳光减少，从大气中吸收的二氧化碳也会减少。

福克owski指出，越来越多证据表明，气候变化正在改变海洋环流模式，减少进入海洋的铁量。他说，铁含量降低虽不会让人无法呼吸，但可能对海洋生态系统造成严重后果。“浮游植物是磷虾的主要食物来源，而磷虾这种微型虾类是南大洋几乎所有动物（包括企鹅、海豹、海象和鲸鱼）的主要食物。当铁含量下降，这些上层动物的食物减少，结果将是这些大型生物数量减少。”

几十年来，科学家一直怀疑铁在光合作用中起关键作用，但早期研究多依赖实验室实验，对开放海洋中的实际过程仍有很多疑问。

为了解真实环境中的情况，该研究第一作者赫沙尼·普普拉瓦特（福克owski实验室的化学与化学生物学系研究生助理）在2023年和2024年共出海37天。她乘坐英国研究船穿越南大西洋和南大洋，从南非海岸航行至威德尔海环流冰区边缘并返回。

航行期间，普普拉瓦特使用由马克斯·戈尔布诺夫（福克owski实验室成员）在新不伦瑞克库克校区制造的定制荧光计。这些仪器测量荧光（光合作用分解时浮游植物释放的能量），她还向收集的样本添加营养物质，观察光合作用是否能重新启动。“我们想知道在自然环境中，浮游植物分子水平的能量转移过程到底发生了什么。”

测量结果显示，当铁稀缺时，高达25%的光捕获蛋白与将能量转化为可用化学形式的结构“解耦”。这种脱节降低了浮游植物利用阳光的效率；当铁再次可用时，藻类能重新连接这些系统，提高能量利用并支持生长。

普普拉瓦特说：“我们在海洋中直接展示了铁胁迫对浮游植物的影响，无需将样本带回实验室进行分子提取，只需通过海上荧光测量。这样我们发现，当铁受限时，更多能量以荧光形式浪费。”她补充道，深入理解铁在分子层面如何控制光合作用，有助于研究人员更好地预测海洋生产力变化和全球碳循环的转变。