研究表明，搭便车的细菌可能会适得其反
水蚤
带卵的雌性大水蚤。这是细菌搭便车者研究中使用的物种之一。这些水生动物只有跳蚤那么大。图片由Adam Petrusek提供
这篇题为《细菌搭乘浮游动物传播》的文章发表在6月29日的《美国国家科学院院刊》上。该研究由德国斯特克林莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所的科学家共同撰写。
细菌和其他微生物是水生生态系统的关键组成部分，培育着食物网的基础，并将有机物循环成碳、氮和全球生物地球化学循环的其他元素成分。有些弧菌，比如弧菌，会导致疾病。弧菌是霍乱和其他水和贝类传播疾病的罪魁祸首。
水生微生物也是地球上数量最多、分布最广、种类最多的生物之一。科学家估计，一汤匙海水中含有500万个海洋细菌，一升海水中可以容纳数万种微生物。水生微生物从海底深处到极地湖泊，以及两者之间的几乎所有地方都有。
然而，尽管它们在水生生态系统中无处不在，但唐说，微生物从一个栖息地迁移到另一个栖息地的方式多少还是个谜。这是因为对于这么小的动物来说，水有蜂蜜的粘度，不同温度和盐度的水团之间的边界可能就像一堵砖墙。
以前的研究表明，风、鸟和陆地动物可以帮助水生细菌从一个湖泊传播到另一个湖泊，细菌可以通过特定的水体迅速传播，仅仅是由于它们极快的生长速度。早期的研究还表明，细菌可以随着不断落在海床上的更大、更重的有机碎屑颗粒向下移动。
检验传送带假说
唐和他的同事们的研究试图测试细菌传播的另一种方式——他们的“传送带”假设，即细菌也可以通过搭上许多浮游动物的便车，在每天日落时从深处迁移到表面，从而克服重力和跨越分层密度边界。他们的想法要求细菌不仅要爬上向上迁移的浮游动物，而且还要在表层水域上岸。另一种可能性是，浮游动物吃了细菌，然后在不受伤害的情况下产卵。
唐说，由于温度和盐度的差异，间歇性或永久性的分层在许多水体中都很常见，无论是湖泊、沿海海湾还是开阔的海洋。在切萨皮克湾和其他河口，当相对较新鲜的河水形成一层浮在进入河口的较咸、密度较大的海水上时，分层现象经常发生。
为了验证他们的假设，即细菌可能通过搭上水蚤之类的“水蚤”在水团之间移动，研究人员用淡水和盐水填充了一系列的刻度圆柱体，形成了一个稳定的分层水柱，然后在下层添加了标有绿色荧光蛋白的细菌，并保持顶层没有细菌。
然后，研究人员将水蚤添加到圆柱体中，并使用定向光源来控制它们的游泳方向。（他们使用的水蚤本能地向光移动。）通过在8小时内每2小时交替一次光线的位置，研究人员能够使水蚤在分层水柱上上下游几次，并跟踪细菌向上传播的速度。一个有细菌但不含水蚤的圆柱体作为对照。之后，通过将细菌添加到圆柱体的顶层，并通过迁移水蚤跟踪细菌的向下运输，重复实验。
实验是用三种不同的细菌进行的。在佳博体育实验结束时，研究小组发现标记的细菌在含有水蚤的圆柱体中向上和向下运输，证实了他们的“传送带”假说。对当地一个湖泊的水蚤和细菌的实地研究进一步证实了他们的佳博体育发现。
水生搭车
唐说，研究小组的研究清楚地表明，“细菌，包括病原体，能够通过搭迁徙生物的便车而旅行和跨越水生边界，从而促进不同微生物群落之间的交流，并允许获得否则无法获得的资源。”
作者指出，“与缓慢下沉的聚集体和其他主要向下运输细菌的碎屑不同，移动和迁移的宿主可以快速覆盖很长一段距离，并反复有效地将细菌分散到各个方向。”
唐警告说，在有多种浮游动物的自然环境中，“搭便车的细菌的传播不会是均匀的，它们可以垂直和水平地传播，也可以在不同的时间和空间尺度上传播，从每天到季节性的迁徙，从毫米到公里不等。”
尽管研究小组在淡水湖和淡水生物中进行了研究，唐说他们的发现可能也适用于海洋生态系统。他说：“许多海洋浮游动物在日常或季节性的时间尺度上，或者在它们生命周期的不同阶段，进行长距离的垂直迁徙。”“因此，它们可能会远距离运输和传播细菌，甚至影响深海微生物的生态和生理。”
