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            自然百科

            第415期:浮游植物——漂浮的“彈簧圈”

              說起“彈簧圈”,很多人都不陌生,大人小孩都喜歡玩,我小時候就夢想著哪一天也能擁有這么一個小東西,可惜的是,至今也沒能真正的擁有一個。不過后來,我就發現了一個更好玩的漂浮在水中的“彈簧圈”,不信你看,下圖的二位是不是有些神似呢?

            彈簧圈和螺旋藻

            圖a來源網絡

              它就是螺旋藻,顧名思義,因其藻絲成螺旋狀而得名。在正式開始之前,首先要為“螺旋藻”正個名,我們通常所說的“螺旋藻”和市面上能見到的大部分“螺旋藻”產品,從生物學角度來看,并不是真正的螺旋藻,它們都是節旋藻。關于螺旋藻與節旋藻的分類與命名之爭長達一個多世紀,那二者到底有哪些共性與區別呢?接下來我們就通過幾幅小漫畫和顯微圖來認識一下節旋藻和螺旋藻。

              首先,二者都屬于藍藻門顫藻目顫藻科螺旋藻亞科,原核生物,藻絲柱狀、規則的螺旋狀卷曲,能旋轉運動,藻絲斷裂形成能動的藻殖段。上面這句話專業術語太多,估計大部分看官看完還是懵懵噠,下面小編用人話翻譯一遍:節旋藻與螺旋藻來自同一個家族,長像相似,性格也相似。

              不過再相似也有不同點,節旋藻與螺旋藻的最大的區別就是在光學顯微鏡下,是否能看到藻體上的橫壁。雖然二者都是多細胞,但節旋藻有在光鏡下可見橫壁,而螺旋藻沒有。當然除了這一點之外,二者在細胞大小,螺距、螺徑上都有區別,想知道的可以從下面的圖仔細找找看哦。

            節旋藻與螺旋藻

            (a)節旋藻(b)螺旋藻

              既然在外形上這么好區分,為什么節旋藻與螺旋藻的命名還是如此混亂呢?這是因為第一個為螺旋藻命名的人觀察到的其實是細胞間有可見橫壁的節旋藻,后人又發現一種沒有橫壁的螺旋狀藻,為了區分,就把帶橫壁的藻重新命名為節旋藻。生產上使用的種均是節旋藻,但都是以螺旋藻命名的,所以這種叫法一直延續至今,小編希望各位看官知道,我們平時買的叫“螺旋藻”的保健品其實都是節旋藻,所以今天的主角其實也是節旋藻了!不過為了符合大家的習慣,下文中一律用“螺旋藻”來指代節旋藻。

              下面我們來扒一扒螺旋藻(其實是節旋藻!節旋藻!節旋藻!重要的事情說三遍!再啰嗦一句,后文中的螺旋藻也都是節旋藻!)的八卦吧。你們知道嗎,螺旋藻并不都是螺旋形的,還有直的呢。雖然大部分螺旋藻的藻絲是螺旋形的,但在一定環境條件下,螺旋形可轉化成直線形,而且兩種形態可以相互轉換。螺旋形和直線形各有用武之地,螺旋形藻絲通過自身螺旋的遮擋可以抵御自然環境中的紫外輻射,想想一圈圈的小螺旋,像不像戴著一頂頂小帽子呢?直線型藻絲在水體中下沉較慢,相比螺旋形,直線型不易被捕食者捕食:藻體團成小螺旋只有那么一點,捕食者一口就可以吞掉,而直線型看起來就大多了,這就叫豎起脊梁,挺直腰板,讓自己高大威猛起來,敵人自然不敢靠近,不過這種小把戲也就騙騙那些吃螺旋藻的小動物們嘍。

              

              哪里有螺旋哪里就有謎之方向。通常自然界中一種帶有螺旋的生物的螺旋方向是終生不變的,但螺旋藻的螺旋方向在一定的條件下卻可以相互轉變的。比如在高溫脅迫下,某些螺旋藻的螺旋方向會發生逆轉,當溫度恢復時,螺旋方向也隨之恢復到原來狀態。在個別藻絲中還有左手和右手螺旋同時存在的情況,至于它為什么有這種變化,仍是個迷。

              

              不知大家是否記得關于蚯蚓一家人的段子,兒子把自己切成兩段打羽毛球,媽媽把自己切成四段打麻將,爸爸喜歡踢足球把自己跺成了肉泥,哈哈哈哈~~~其實這個段子用在螺旋藻身上同樣適用,每一段斷裂的藻體都可長成一條完整的藻絲,長成以后它們是不是也可以跟自己打羽毛球、搓麻將和踢足球了呢?

            圖片來源網絡

              有人可能會說,怎么凈來些虛的,我們沒有顯微鏡也沒有辦法觀察啊。那我就給大家普及一下我們入口的保健品到底是生活在一個什么樣的條件下。在小編看來,螺旋藻的生活條件可艱苦了,它們大部分是生活在鹽湖、堿湖或咸水湖中,而且對pH的要求很高,最佳生長pH為9.5-9.8,怎么來形容它的生長環境呢?對,蘇打水(主要成分為NaHCO3),螺旋藻的生活環境基本就是蘇打水。生產上也是用NaHCO3作為主要成分對螺旋藻進行培養。螺旋藻雖然對生活環境的pH要求很高,但它體內的pH也只有8.0-8.5,鈉離子就是它對抗高pH的利器,沒有鈉它也不能正常生活,所以培養螺旋藻時要添加適量氯化鈉。簡單說來,螺旋藻就是喝著蘇打水吃著鹽長大的,哎呀媽呀,想想這飲食搭配都覺得酸爽。然而,在我們看來如此嚴苛的生存條件,螺旋藻卻生活的最好,其他的藻、細菌、真菌、原生動物和昆蟲都只能望而卻步了。真是汝之蜜糖,彼之砒霜吶。

              吃瓜群眾準備好小板凳了,接下來就是螺旋藻的奮斗史了,看它如何一步一步成為保健品的。

              早在1940年就有探險家發現,住在乍得湖(Lake Chad)畔的土著人從湖中收集一種藍綠色的漂浮物,在岸上曬干后成為一種叫做“dihé”的餅,并將“dihé”磨碎拌以辣椒和香料作為日常食物食用。后來他們將此發現報告給林奈學會,并將標本寄給藻類學家加以鑒定,最后鑒定證明這是一種螺旋形藍藻(blue-green alage),命名為鈍頂螺旋藻(Spirulina platensis)。可惜這次發現時運不濟,被淹沒在戰爭的隆隆炮火聲中。看著下圖中乍得湖的螺旋藻水華是不是很眼熟吶,我們周圍的很多湖也經常的發生水華,湖面飄著藍綠色藻體,發出陣陣不愉快的味道,不過我們見到的這些藻可不是螺旋藻,不可以食用,有的還會產生毒素呢,千萬不要學人家隨便采食湖里的藻喔。

            乍得湖畔螺旋藻水華與當地人采收螺旋藻的情景

            圖片引自Whitton, B. A.(2012)

              故事繼續發展,25年后,也就是1964-1965年,比利時探險隊再次抵達乍得湖畔時,恰巧又遇上螺旋藻水華。這時全世界人口急劇增長、糧食短缺,一經報道,即可引起藻類學家、企業家、營養學家和政府的高度重視。幾乎同時,在墨西哥城附近的Texcoco湖中也發現螺旋藻水華,當地人早在四百年前就有采食螺旋藻的習慣,并用它做成一種名叫“tecuitlatl”的面包,不同的是這里的螺旋藻是極大螺旋藻(Spirulina maxima)。讓人驚嘆的是這兩個地方的人民相隔如此遙遠,卻不約而同地發現了螺旋藻的營養價值。在這兩處天然湖泊中發現的這兩種螺旋藻成為日后規模化生產的主力軍。

              提起螺旋藻,就不得不提Zarrouk博士,1966年,他的博士論文“螺旋藻的培養研究”完成,提出的Zarrouk培養基為螺旋藻培養奠定了基礎,目前螺旋藻規模化生產所用的培養基幾乎都是由Zarrouk培養基改良而來。1967年,法國國立石油研究所發表《食品藻類新類型》,第一次全面的闡述了螺旋藻的生態學特性和生化組成,表明螺旋藻蛋白含量高,是很好的食物蛋白源。既然有這么多人免費的做了螺旋藻毒性試驗的小白鼠,證明螺旋藻確實是營養豐富,有益于人類身體健康,法國國立石油研究所迅速與墨西哥生產小蘇打的公司合作在Texcoco湖建成了世界上第一個螺旋藻工廠,搶占了工廠化生產螺旋藻的先機。

              說了這么多為什么螺旋藻的早期發現都是在外國呢?難道我們國家沒有嗎?

              我們國家地大物博,當然有啦。1986年云南麗江程海湖螺旋藻發現,程海湖是一個自然生產螺旋藻的蘇打湖,利用程海湖的天然水源,中國的螺旋藻產業在程海湖畔蓬勃發展,目前程海地區仍然是中國最大的螺旋藻生產基地,云南果真是好山好水好地方啊,大家去云南旅游的時候可以帶一點程海的螺旋藻嘗嘗哦。1991年以后,我國的螺旋藻產業如雨后春筍般地成長起來,至今仍然在蓬勃發展。1996年,橋辰、李博生在內蒙鄂爾多斯沙區鹽堿湖也采集到螺旋藻。

              螺旋藻作為食物的歷史悠久,關于它是如何被發現并登上保健品寶座的過程,你是不是也有了新的認識呢!為了避免有打廣告的嫌疑,小編僅放一張圖來說明螺旋藻的功能,到底有沒有效果,請自行試驗,小編可不隨意打包票喔~~~

              

              PS:圖有畫的不對的地方還請各位看官指正,畫的不好的地方就放過我吧~

              本文所有顯微圖片均來引自Whitton, B. A. (2012). Ecology of Cyanobacteria II: Springer Netherlands.

              主要參考文獻

              胡鴻鈞. (2003). 螺旋藻生物學及生物技術原理.

              胡鴻鈞, &魏印心. (2006). 中國淡水藻類--系統、分類及生態.

              李夜光:螺旋藻全營養保健價值掀起新一輪應用風潮http://biz.ifeng.com/a/20160925/44457574_0.shtml

              Whitton, B. A. (2012). Ecology of Cyanobacteria II: Springer Netherlands.

            作者:劉彩霞;編輯張凡)

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