新型潛水顯微鏡解開珊瑚微觀光合作用
美國加州大學聖地牙哥分校（UC San Diego）Scripps海洋研究所團隊，開發出一款潛水員可操作的新型顯微鏡——Benthic Underwater Microscope imaging PAM（BUMP），首次讓科學家能在野外現地，微米尺度下直接觀測並量測珊瑚及其共生藻類的光合作用。這項突破性工具不僅大幅提升珊瑚健康評估的技術水準，也為解答「珊瑚白化」的成因打開了新大門。相關成果已於7月3日發表於《Methods in Ecology and Evolution》。
BUMP結合了PAM（pulse amplitude modulated）光技術與高解析度顯微影像，讓研究者能夠無創、原位地追蹤珊瑚組織內共生微藻（紅點）的光合作用效率，同時取得珊瑚本身發出的螢光信號（如口部及觸手的青/綠螢光），進一步了解珊瑚與微藻的共生互動與健康狀態。這種新型儀器由Jaffe實驗室設計打造，核心是一套搭載觸控螢幕和電池供電的微型顯微系統，配備高倍率鏡頭與聚焦LED光源，能獲取高解析度的彩色和螢光影像，並進行三維掃描。
能在不傷害生物的前提下獲取大量資訊
BUMP體積小巧，足以收納於隨身行李箱，潛水員可攜帶下海無需船上協助。該團隊與Scripps Smith實驗室合作，已於夏威夷、紅海與Palmyra環礁等地測試並校準系統。首席作者Or Ben-Zvi博士分享：「我們第一次能無侵入地、直接在野外觀測珊瑚組織內共生藻類的健康與行為，這有如為珊瑚測量脈搏，能在不打擾自然的前提下獲取大量資訊。」她觀察到，珊瑚活體在顯微鏡下會不斷變形，有時類似接吻、爭奪，甚至會快速收縮觸手移除異物。
傳統上，科學家難以在不取樣、不傷害珊瑚的情況下取得這類微觀數據。BUMP系統的非侵入式優勢，除了有助於早期發現珊瑚健康問題、預警海洋熱浪等氣候變遷危機對珊瑚的影響外，未來也可應用於研究小型光合作用生物，如巨藻幼苗。該團隊多位成員，包括Paul Roberts（現任蒙特瑞灣水族館研究所）、Dimitri Deheyn、Pichaya Lertvilai、Devin Ratelle、Jennifer Smith、Joseph Snyder及Daniel Wangpraseurt均參與了本研究。
研究者表示，這項創新將持續推動珊瑚生態學發展，為海洋保育和氣候變遷應對提供珍貴的第一手微觀資料。
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首圖來源：Or Ben-Zvi (CC BY 4.0)
圖片來源：Methods in Ecology and Evolution (CC BY 4.0)
參考論文：
1、The Benthic Underwater Microscope imaging PAM (BUMP): A non-invasive tool for in situ assessment of microstructure and photosynthetic efficiencyMethods in Ecology and Evolution
延伸閱讀：
1、17.5億年前的化石細胞：揭示藍綠菌最古老光合作用證據