科学家解读珊瑚礁生物留下的化学线索中的信息

这片珊瑚礁中生活着哪些物种?它们是否健康?海洋生物释放的化学线索可能蕴含着这些信息。但在水下环境中，看不见的化合物会形成一种复杂的“混合物”，科学家很难破译。现在，A 的《蛋白质组研究杂志》的研究人员展示了一种从海水中提取和识别这些指示化合物的方法。他们在珊瑚礁中发现了以前未检测到的代谢物，其中三种可能代表不同的珊瑚礁生物。

珊瑚礁中的动植物会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。为了确定哪些物质可以识别生态系统中的生物并用于衡量珊瑚礁的健康状况，科学家需要通过浓缩化合物并将其从咸水中分离出来，制备水样进行分析。他们主要将这些溶解的化合物从粘性膜上的海水中浓缩和收集。然而，这种方法漏掉了海洋生物产生的许多重要的含氮、氧和硫化合物。这些代谢物不能很好地附着在膜材料上，在海水中的含量极低。为了克服这些挑战，伍兹霍尔海洋研究所的 Brianna Garcia、Amy Apprill、Elizabeth Kujawinski 和同事测试了一种技术，该技术在将溶解的代谢物从海水中提取出来之前对其进行改性，使其与膜材料兼容，从而可以对其进行浓缩和分析。

首先，研究人员收集并过滤了美属维尔京群岛周围五个珊瑚礁的水样。然后，他们利用一系列反应将苯甲酰官能团附着到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改性代谢物，并用液相色谱-质谱法评估了它们的成分和浓度。通过应用这项新技术，研究人员确定了 23 种以前研究未在珊瑚礁附近发现的代谢物，包括氨基酸、胺、嘧啶核苷和有机磺酸，它们参与光合作用和生物体生长。研究人员分析数据时发现：

患病珊瑚、大型藻类和壳状珊瑚藻的存在对代谢物组成影响最大。

一些化合物，例如被称为 DHPS 的有机磺酸，在所有地方都持续处于高水平，这表明存在珊瑚和相关生物。

三种代谢物(高丝氨酸甜菜碱、色氨酸和γ-氨基丁酸)在五座珊瑚礁中的含量存在显著差异，研究人员将这些差异归因于海洋环境和生物的变化。

研究人员表示，这项研究成功地展示了如何收集珊瑚礁生态系统中以前被忽视的生态相关化合物，这些化合物可用于监测气候变化、自然干扰和疾病活动的影响。