Dunaliella是一種單細胞的光合綠藻,以其在極高鹽度環境中超越其他生物的能力而聞名。雖然大多數Dunaliella物種存在於海洋環境中,但少數淡水物種卻比較稀有。這個屬中的某些物種能在極端的生長條件下積聚相對大量的β-胡蘿蔔素和甘油,例如高光強度、高鹽濃度以及有限的氧氣和氮氣水平。儘管如此,Dunaliella卻仍然廣泛分布於世界各地的湖泊和潟湖中。Dunaliella的物種很難僅靠形態學及生理學區分,這是因為它缺乏細胞壁,能改變形狀,加之它具有不同的色素,因此能根據環境條件改變顏色。透過分子系統發生學分析,識別Dunaliella的分類系統變得至關重要。
Dunaliella的研究已有超過一百年之久,成為研究藻類耐鹽適應過程的重要模式生物。
Dunaliella最初由法國植物學家米歇爾·菲利克斯·杜納爾於1838年首次發現,當時被命名為Haematococcus salinus。然而,當此生物在1905年被正式描述並命名為一個新的屬時,德盧斯特的名字被改為Dunaliella以紀念最初的發現者。為了描述這個屬,德盧斯特研究了來自羅馬尼亞鹽湖的活樣本,記錄了顏色、運動及一般形態特徵。在同年,另一位生物學家克拉拉·漢堡也對這個屬進行了描述,但不巧的是,德盧斯特的論文先於她的文章發表。此後,針對Dunaliella的各種研究逐漸展開,例如1906年卡瓦拉擴展漢堡的鹽田研究,1914年皮爾斯在加州鹽頸海的研究,以及拉貝的生態學研究等。
1906年,德盧斯特描述了兩個物種,分別為Dunaliella salina及Dunaliella viridis,並且可以根據其大小和顏色進行區分。後來的研究揭示,D. salina的紅色來自於其積累了大量的胡蘿蔔素,而D. viridis則是更小且帶有綠色的變種。1921年,拉貝進行了一項研究,將Dunaliella置於較低的鹽度環境,觀察到這些生物適應新的環境,顏色變得更綠。此發現突顯了在極高鹽度時,胡蘿蔔素積累所帶來的顏色變化。
Dunaliella salina等嗜鹽物種在全球各地的鹽湖、鹽田及結晶池等極端環境中大量繁殖。它們的耐鹽性讓其能夠卓越於其他生物,成為超鹽度生态系统中的關鍵初級生產者。更重要的是,Dunaliella被視為小型濾食者及各種浮游生物的主要食物。
例如,在大鹽湖中,Dunaliella是北灣的主要初級生產者,並且在南灣也是光合群落中重要的成分。
在這些極度鹽度的環境,Dunaliella可以長期積累大量的胞內甘油以抵抗外部的高滲透壓。這使得它們可以繁殖,並在極端環境中忍耐生存的挑戰。
Dunaliella是一種搖擺不定的綠藻,其形狀因物種而異,包括橢圓形、卵形及圓柱形等。在某些生長階段,Dunaliella的細胞可將其變化成圓形的休眠體。其細胞通常長7至12微米,依環境條件,像是光照、鹽度及營養供應的變化,這些細胞會有所差異。D. salina細胞則顯著較大,通常長達16至24微米。
這些細胞的兩條相等長度的鞭毛大約為細胞長度的1.5至2倍,並能快速擺動以推動細胞前進。Dunaliella的細胞膜有著明顯的厚粘性包覆,且沒有合成轉運泡,這使得其具有更為靈活的適應能力。
在光強度和鹽度較高的情況下,β-胡蘿蔔素的積累能讓細胞呈現出橙色至紅色的顏色。
Dunaliella細胞在不利環境下會進行有性繁殖。當兩個單倍體動性細胞接觸時,它們會融合,形成厚壁的二倍體合子,該合子將能在嚴峻環境下存活,直到適宜的環境再次出現。此後,合子將經過減數分裂,釋放出數十個單倍體的子細胞。當前生態環境變化如高鹽或者缺乏水分時,這是一種有效的生存策略。
如果我們不重新審視Dunaliella的環境適應能力,或許會錯過理解如何應對未來環境變化的機會。
Dunaliella的顏色與生態的關係密切,這種獨特的外觀變化使我們對這種藻類的生存策略與環境互動產生了深入思考。您認為環境變化會如何影響未來的藻類生態系統?