技術(shù)進(jìn)展 | 新型傳感器用于測量深海珊瑚產(chǎn)生的超氧化物

近日，美國伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）深海生態(tài)系統(tǒng)的研究取得新進(jìn)展，位于Alvin號潛水器上的新型傳感器在深海珊瑚中首次探測到超氧化物（O2-），拓寬了對珊瑚生理學(xué)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的理解。

超氧化物是什么？

超氧化物分子是生物呼吸氧氣時產(chǎn)生的副產(chǎn)品，為人熟知的是它們與人類癌癥和過早衰老等有關(guān)。長期以來，研究者認(rèn)為珊瑚釋放的超氧化物來源于其伴生藻類，超氧化物的產(chǎn)生可能與珊瑚白化和應(yīng)激有關(guān)，可以影響海洋生態(tài)、生物和驅(qū)動海洋化學(xué)反應(yīng)（包括碳的分解以及金屬和營養(yǎng)物質(zhì)的生物利用）。對于深海珊瑚的最新研究發(fā)現(xiàn)，由于深海珊瑚沒有伴生藻類，并且存在一種名為NOX的產(chǎn)生超氧化物的酶，研究者認(rèn)為珊瑚動物本身或其細(xì)菌共生體（而不是其伴生藻類）可能是超氧化物的來源，珊瑚可以調(diào)節(jié)活性氧，改變細(xì)胞的功能和對環(huán)境的響應(yīng)。

超氧化物的現(xiàn)場測定

超氧化物是一種非常不穩(wěn)定的分子，會立即與周圍其他分子發(fā)生反應(yīng)，只能在水中存在幾秒鐘。多年來，研究者通常在實驗室中使用專用的泵和臺式儀器在實驗中測量超氧化物，但從未在海洋中直接測量過超氧化物。2019年，WHOI 的研究者研制了一系列專用于現(xiàn)場的超氧化物傳感器，SOLARIS就是其中一種適用于深海環(huán)境的傳感器。

在本次深海測量珊瑚產(chǎn)生的超氧化物過程中，在2000多米的深海中，操控Alvin潛水器機械臂在珊瑚表面采樣，使水進(jìn)入SOLARIS傳感器與超氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生可以被實時測量的光信號。

科學(xué)家在HOV Alvin 內(nèi)操控儀器（照片來源：WHOI）