什么是蓝藻？
蓝藻，有时我们也称它们为蓝细菌，是地球上最古老的微生物之一，在地球上已经存在了30亿年左右。由于它们能像植物那样进行光合作用（也就是说能利用光能，吸收二氧化碳，并释放氧气），蓝藻对于地球从无氧状态转变为有氧状态，以及孕育各种耗氧生命，起到了重要作用。
蓝藻在自然界中分布环境十分广泛，比如湖泊、河流、海洋、山川、沼泽，甚至荒漠、极地等。可以说，地球上任何只要有光的地方，都能找到蓝藻的身影。可以想象，在漫长的岁月中，蓝藻进化出了强大的环境适应能力，保证着它们能在各种环境下适应、生存。
图1 多姿多彩的蓝藻世界（图片来自网络）
蓝藻怕“咸”吗？
盐度是自然环境因子中一个重要的要素，盐度变化在自然界十分常见，尤其在水环境中更加频繁。降雨、洋流运动、河海交汇、人类活动等，都会引起环境中盐度的变化。
大家都有这样的生活体验，炒菜的时候如果盐放多了，我们吃起来会觉得很咸、很渴，解决办法也很简单，多喝水就可以了。那么，对蓝藻来说，如果遇一个高盐度的环境，它们会怕咸吗，细胞会发生特别的变化吗，它们又会如何去适应新的环境呢？
我们先举一个生活中的例子，当我们用盐腌制蔬菜的时候，会有水流出来，这是蔬菜细胞失水导致。而当蓝藻在碰到高盐浓度的环境时，也会面临相同的问题——细胞失水，这不仅会改变细胞的形状，还会严重威胁到细胞生存。
对这个问题，人们发现，蓝藻这个时候会在细胞内迅速合成一类被称为“相容物”的化合物来帮助细胞抵抗逆境。这类物质一般有一些共同的特点，比如分子量很小、易溶于水、不带电荷，并且不会干扰细胞内其他的生理代谢过程，因此非常适合用来防止细胞失水，平衡细胞与环境的渗透压，从而维持细胞生命活力。这些相容物包含了我们日常所熟悉的一些代表，比如蔗糖、海藻糖等等。
图2 不同类型蓝藻合成的相容物有所不同
蓝藻怎么做，才能快速适应高盐环境呢？
自然环境中，盐度的波动往往发生得很快，为了适应这种变化，蓝藻细胞中相容物的合成也是个十分快速的过程。我们可以继续去追问下一个问题：蓝藻怎么才能保证相容物被快速合成呢？近日，来自中科院青岛能源所的研究人员发现了其中的奥秘。
研究发现，蓝藻细胞中其实有一套“相容物合成-降解系统”在随时待命，这套系统能够感知细胞内盐离子的浓度水平。当侦测到胞内离子浓度升高时，合成系统就会被立刻激活，而降解系统则被抑制，因此可以实现相容物的快速合成；相反，如果环境中的盐度降低，胞内降低的离子浓度则会立刻关闭合成系统，而激活降解系统，细胞内的相容物则会被迅速消耗。这样，蓝藻中相容物合成与降解两套机制，一正一反，相互配合，根据环境中盐浓度的变化迅速做出反应，把细胞内物质浓度维持在一个合适的水平。
图3 蓝藻细胞根据环境盐度动态调控胞内相容物的含量
研究人员认为，蓝藻的这种通过感知盐离子浓度，来调控细胞内物质浓度的方式，代表了一种快速、高效的细胞对环境变化的应答机制，因此很可能是微生物界普遍采用的一种应对环境盐度变化的适应策略。
来源：中国科学院青岛生物能源与过程研究所
