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【瞧!我们的前沿科技】蓝藻“集体消亡”之谜被破解

来源:光明网-《光明日报》2026-07-07 09:36

  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报北京7月6日电(记者 邓晖)夏日时节,我们有时会看到湖泊或水库的水面被一层厚厚的绿色“油漆”覆盖,水体浑浊还伴有一股怪味。这就是让人头疼的“蓝藻水华”。蓝藻的生命力极其顽强,一旦暴发,好像怎么捞都捞不尽。但大自然中有一个奇怪的现象:有时,这些铺天盖地的蓝藻会在短短几天内,突然自己“变白”并迅速消失。这背后藏着什么秘密?针对这一现象,清华大学深圳国际研究生院陶益副教授、王潇雄副教授团队联合清华大学环境学院胡洪营教授团队,在微观层面取得了关键突破,相关研究成果于近日发表。

  过去,科学家们普遍认为,蓝藻“大军”的消退是一种“有计划、有秩序”的撤退,就像细胞在“凋亡”,过程比较缓慢。但研究团队发现,事情没那么简单。“我在进行藻类试验时,观测到一个重要现象:当蓝藻细胞内的活性铁水平超过某一临界值后,细胞膜损伤加剧,细胞死亡速度显著快于预期。”研究团队成员、清华大学深圳国际研究生院博士生朱寅杰说。一个叫“铁死亡”的概念进入了研究团队的视野。

  “这是一种铁依赖性的细胞调节性死亡方式。”朱寅杰打了个比方,“你可以把它想象成:细胞内部因为铁元素催化,发生了一场失控的‘火灾’(脂质过氧化链式反应),最终把细胞膜‘烧穿’,导致细胞死亡。”

  研究进一步揭示了这场“火灾”的惊人传播方式:先是“火种”被点燃,研究团队将其称作“原发性铁死亡”,即在高温、强光等环境压力下,蓝藻细胞内的铁离子变得异常活跃,像打火石一样,点燃了细胞膜上的油脂,产生大量能破坏细胞膜的活性过氧化产物。

  更关键的是,死亡并不止步于单个细胞。相关活性物质还会作为“死亡信号”释放出来,诱发周围细胞发生同样的死亡过程,即“继发性铁死亡”。实验数据显示,这种“继发性铁死亡”极其猛烈,能导致细胞种群内约45%的细胞经历严重的膜结构崩解,而经历“原发性铁死亡”的细胞种群内只有6%的细胞拥有崩解的膜结构。

  “这种差异解释了为什么蓝藻水华会出现种群层面的快速崩溃,‘死亡信号’一旦扩散,就会迅速引发整片区域的蓝藻种群崩溃,也解释了为什么蓝藻水华会‘突然消失’。”陶益介绍。

  “这项研究的意义在于,它拓展了过去的传统认知,为我们治理蓝藻水华提供了全新思路。”陶益解释,“如果我们能弄清楚并操纵这种‘死亡信号’,就有可能在水华刚刚暴发时,就模仿自然界的这一过程,从源头上精准地‘引爆’并抑制它,而不是等水华形成后再费力去打捞。”目前,研究团队正努力将这项实验室里的发现,转化为能在真实环境中应用的技术。

[ 责编:焦子原 ]
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