硅藻——海里的“生物宝石”

赤潮“肇事者”

晨光唤醒了在科考船中休息的海洋学家史莫克，他从舷窗向外看去：天阴沉沉的。阴天是硅藻最适宜的繁殖条件之一，想到这里，史莫克向海面看去——果然，海水如泥浆一般——出现赤潮现象表明此处的硅藻数量惊人。

硅藻是自养藻，它们通过光合作用自给自足，而且其光合作用的效率更是高得惊人。作为海洋赤潮的主要“肇事者”，硅藻被认为是地球上最成功的光合生物之一，它们通过光合作用吸收的二氧化碳总量甚至超过全球热带雨林对二氧化碳的总吸收量。

硅藻光合作用效率高的秘诀是什么？ 绿色植物的捕光复合体主要捕获和利用的是红光和蓝紫光，绿光波段的太阳光没有被绿色植物利用，而是被反射出去，这也是绿色植物绿油油的原因。与绿色植物不同，硅藻具有岩藻黄素—叶绿素蛋白复合体，并能让它们捕捉其他藻类和陆地植物无法捕捉的部分蓝绿光，这就是硅藻光合作用效率高的秘诀。藻类大多惧怕过于强烈的太阳光，而硅藻的捕光天线蛋白具有很强的强光保护能力，这让硅藻比其他藻类更能适应各种不同的光照条件。

天然玻璃工匠

硅藻的外形可谓千姿百态：纺锤形、海星形、车轮形、三角形、花瓣形……但不论是什么形状的硅藻，它们最外层都套了一层二氧化硅外壳，而二氧化硅是玻璃的主要成分，这样看来，硅藻可以说是天然玻璃工匠。你要是以为硅藻只是轮廓和外形丰富，那你就太小看它们了。通过显微镜，可以看到硅藻的外壳上遍布复杂的花纹和孔洞，这种构造便于气体、水、养分和废物的出入。有的硅藻壳像一个首饰盒，在其外壳边缘还分布着一圈非常精致的刺状结构，再精美的古董首饰盒与之相比都要逊色几分，简直就是大自然的杰作。

扫描电子显微镜的出现让科学家可以清楚看到硅藻外壳花纹的秘密：原来，所谓的花纹是由更细密的孔洞形成的。这种精细结构让首次目睹硅藻壳微观结构的科学家以为自己在观测某种晶体结构。一些科学家对此十分不解，为什么硅藻要进化出这么精细复杂的微观结构呢？总不能光是为了好看吧？

对此，德国科学家给出了答案。他们用非常尖细的玻璃微针尝试压碎硅藻，结果玻璃微针都断了，硅藻壳还完好无损。根据测算，硅藻壳的强度非常高，目前已知硅藻壳承重的最高纪录是每平方米684万牛顿，这相当于1平方米地面上重叠放置700吨重物所产生的压强。如果硅藻壳表面是光滑的，那么它们的强度会降低60%左右，这些复杂的花纹正是硅藻壳高强度的秘密。

硅藻是怎么制造玻璃质外壳的呢？硅藻制造外壳的程序比流水线的工序更加复杂。硅藻体内的硅酸转运蛋白可以将硅酸（二氧化硅分子和水分子结合形成的物质）移动到硅藻细胞内的囊泡中，在这里，有特殊的蛋白质负责将硅酸脱水，让二氧化硅分子重新连接在一起。另一些蛋白质会利用二氧化硅制造具有微小孔隙的小块二氧化硅结构；还有的蛋白质会制造长链状的二氧化硅结构，各种形状的二氧化硅结构以一定的顺序组装起来，最后硅藻用特殊的果胶覆盖二氧化硅外壳，相当于加上了一层具有黏结和缓冲作用的有机涂料。

硅藻土的作用真不少

硅藻死后，它们坚固的硅质外壳不会分解，而是会堆积在水底。在漫长的地质演化过程中，会出现海底或湖底被抬升成高山的情况，由此形成了山区硅藻土矿床，例如我国吉林省的白山硅藻土矿床（全世界最佳的两座硅藻土矿床之一）。

硅藻土在工业上有很多用途，世界上第一位将硅藻土运用到工业领域的人是诺贝尔。发明了硝化甘油的他，发现硅藻土具有化学惰性，吸水能力也很强，就将其制成了一种容易处理的固体塑胶炸药，其爆炸力比普通炸药高五倍，却没有硝化甘油那样对震动和温度敏感、运输困难等缺点。此外，硅藻可以作为牙膏和金属抛光剂中一种柔和的研磨剂成分。硅藻土颗粒的微孔构造使其成为制造过滤剂、隔热及隔音材料、面膜、吸水垫等产品的重要原料之一。

硅藻土本质是含水的非晶质二氧化硅，有时还能完好地保存动植物的遗体，在古生物学研究领域具有重要意义。

上述种种用途，归根结底都来源于亿万年中每一个小硅藻不停歇的生命过程。虽然硅藻小到连肉眼都看不见，但却拥有改变世界的能力。这个生命奇迹怎能不叫人赞叹！

DHA和EPA的制造工厂

硅藻对海洋生态系统最大的贡献之一就是利用光合作用合成各种脂肪酸。DHA和EPA是海鱼鱼油中对人体健康作用最大的两种脂肪酸，人体无法合成。这类脂肪酸是有助于我们神经系统发育的物质，并且许多实验表明它们对我们的心血管系统健康也有一定的好处，甚至能抑制炎症反应，降低慢性代谢疾病的患病风险。金枪鱼、三文鱼等海鱼体内都富含DHA和EPA，但这两种脂肪酸并不是鱼类自己合成的，而都是来自硅藻等藻类。