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据美国物理学组织网报道，科学家发现，海洋中极为丰富的单细胞生物——硅藻，存在与动物相类似的尿素循环。这种循环使硅藻能有效地利用碳和氮。该论文发表在近期出版的《自然》杂志上。

硅藻是十分微小的真核藻类，多数为单细胞生物，具有由硅构成的独特细胞壁。硅藻是评估海洋生态系统健康的关键生物，负责制造海洋中的碳和氧，大气中约五分之一的氧气由其光合作用产生。海洋硅藻还是水生动物的食料，处于食物链底层，是海洋中的主要初级生产力。海洋环境若受到富营养污染，常使某些硅藻（如骨条藻、菱形藻等）过度繁殖，形成赤潮，导致水质恶化，对渔业及其他水产动物带来严重危害。

美国克雷格·文特尔研究所的安德鲁·艾伦及法国巴黎高等师范学校的克里斯·鲍勒领导的研究小组认为，这种尿素循环可能是上升流出现后硅藻主导海洋环境的主要原因。上升流是一种海洋学现象，指富含营养的海水流向海表面。在上升流出现时，硅藻能迅速从长期缺乏营养的状态下恢复，并快速增殖。

此前，艾伦、鲍勒及其同事对羽纹纲硅藻——三角褐指藻进行了基因组测序，确定了硅藻的基因起源新方法，并研究了硅藻的代谢，发现硅藻以铁代谢为始。在此基础上，他们研究了硅藻的进化史，重点探讨了三角褐指藻的营养代谢机制，发现硅藻具有功能性尿素循环。这一发现十分惊人，因为人们一直认为尿素循环起源于多细胞生物，对促进脊椎动物的生理进化和发育具有重要作用。例如，尿素合成可控制鱼类（如鲨鱼、鳐及硬骨鱼类）体内的盐分及矿物质，同时对两栖类和哺乳动物的氨解毒十分关键。哺乳动物体内氨基酸脱氨以及肠道内细菌分解含氮物质时会产生有毒的氨，氨的解毒主要是在肝内合成尿素，随尿排出体外。动物的尿素循环是细胞碳和氮废物排出的关键，是碳循环和氮循环机制进化的选择。氨解毒是陆上生活的先决条件，是高蛋白饮食必要的生化途径。

现在，艾伦及其同事的研究证明，尿素循环在多细胞出现数十亿年前已经存在。该小组利用RNA干扰技术沉默了硅藻关键的尿素循环酶。马克斯普朗克研究所的阿利斯代尔·弗尼负责评估硅藻样本和对照组的尿素循环代谢。艾伦分析数据后发现，尿素循环代谢产物是硅藻细胞碳循环和氮循环的关键，对促进硅藻从营养缺乏状态中复苏并进行指数性增长十分重要。

这项工作还表明，由于具有与动物类似的尿素循环等生化代谢途径，硅藻与动物的关系可能比植物更密切。