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尿素循环是哺乳动物中使用的代谢途径,其将过量的氮结合到尿素中并将其从体内除去

然而,它似乎在被称为硅藻的藻类中发挥更广泛的作用

来自波茨坦马克斯普朗克分子植物生理学研究所的科学家是国际研究团队的成员,该团队成功地确定了硅藻中的尿素循环,作为无机碳和氮的分配和回收中心

尿素循环在两种元素的固定中起着关键作用,并且对硅藻可以从短期营养物质的恢复中恢复并通过增加其新陈代谢而立即响应更多食物供应的事实做出了重要贡献

增长率

通过侧向基因转移到达硅藻基因组的基因有助于这种能力

硅藻是浮游植物的主要成分,因此构成了海洋食物链的基础

因为它们与叶绿体进行光合作用,它们占地球大气中氧气产生的很大比例

硅藻具有尿素循环这一事实最初被认为仅存在于多细胞生物中,这可以解释它们在殖民海洋方面的成功

此外,硅藻细胞核含有从叶绿体和细菌迁移到硅藻基因组的基因

包括波茨坦马克斯普朗克分子植物生理学研究所的Alisdair Fernie在内的国际研究团队的任务是确定尿素循环对硅藻代谢的贡献

在实验室中,研究人员重建了海洋中发现的上升流现象,这种现象导致富含营养的水从较深的区域上升到地表,从而上升到硅藻的栖息地

通过增加生长和增殖速率,硅藻在营养物质被剥夺一段时间后立即对这种过量的营养供应作出反应

研究人员比较了正常细胞与实验室中没有功能性尿素循环的细胞的反应

结果表明,没有正常运作的尿素循环的细胞系的生长速度比正常细胞低15%至30%

由此可以推断,硅藻中的尿素循环用于形成含碳和含氮化合物

这种观察结果非常令人惊讶,因为动物主要使用尿素循环来处理过量的氮并用于调节其矿物质

从进化的角度来看,似乎动物尿素循环是从较老的代谢途径发展而来的

因此,这一发现为硅藻,植物和动物之间的系统发育关系提供了新的视角

在硅藻开发出进行光合作用的能力之前,它们以系统发育的方式使它们更接近植物和绿藻,它们可能与动物的进化祖先关系更密切

相同的实验表明,有缺陷的尿素循环也对其他过程产生负面影响,例如细胞壁合成和硅藻中的柠檬酸循环

“我们的研究结果表明硅藻的不同代谢途径非常紧密,”弗尼解释道

在硅藻中从尿素循环分支的代谢途径的数量特别高

例如,尿素合成的中间产物精氨酸和鸟氨酸用于细胞壁组分的开发

硅藻通过细菌的侧向基因转移获得了这种酶所必需的酶

硅藻优于海洋中发现的其他单细胞生物的原因在于不同代谢途径之间的良好连通性

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