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珊瑚中的微生物世界

作者: admin 来源: 未知

你是否曾有过自己与珊瑚礁有相似之处的感觉?好吧,你确实有。人类和珊瑚都依赖微生物从而保持功能正常。

在所有物种中,与我们共存的微生物群体称为微生物群,它们通过循环利用营养物质,固定氮元素,分解腐质来支持生态系统。

在人类肠道中的菌群不但帮助从消化的食物中提取营养,而且影响着免疫系统。我们也开始慢慢理解这个内在的生态系统是怎样影响着我们的身体和精神健康。

珊瑚也被它们的菌群影响着。菌群在珊瑚以及珊瑚礁中的作用类似于在人类的肠道中的,主要是负责营养、营养循环以及对抗疾病方面。

然而,相比较人类肠道菌群,珊瑚微生物群体影响这些重要的生态系统健康和运转的过程并不为人所知。其中一些微生物可能是人类新药物的来源,或者帮助我们理解‘漂白事件’是怎样影响珊瑚的,即由于气候变化及周期性的厄尔尼诺现象而引起的海水变暖造成大面积珊瑚礁消失殆尽的现象,。

主要的挑战是珊瑚菌群尤为复杂,使得确定微生物的重要作用或者解析它们怎样与珊瑚相互作用都很困难。

 

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显微镜下的珊瑚息肉(嘴)。通过发出的荧光,我们可以观察珊瑚虫组织(蓝色),微藻类(红色),刺丝囊(绿色,触须的像刺一样的部分)图片来源:作者提供

 

 

一个未被探索的水下微世界

 

珊瑚为成百上千的肉眼不可见的微生物(细菌、病毒、古生菌、真菌)组成的菌群提供庇护,一个珊瑚群为微生物提供许多不同的空间生存。这样的微环境阵列使得珊瑚成为世界上最复杂多样的生态系统之一。

一种珊瑚可以寄居超过十万种不同的细菌,一克珊瑚可以容纳三万多种不同类型的细菌。不同的珊瑚群,珊瑚种类,和珊瑚礁之间细菌的数目和种类都不同。

当珊瑚感受到压力的时候,比如它们经历环境的改变,得病,或者与藻类竞争空间,这些微生物群也发生改变。但是这些关系是很复杂的,所以我们怎样才能弄清楚正在发生什么呢?

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成千上万的珊瑚虫被触须构成的珊瑚环绕。图片来源:作者提供。

 

天生我才必有用

 

研究人类的菌群需要分泌物样本收集DNA与之类似的,珊瑚微生物的研究首先也要收集样本,只不过需要的是带水肺的潜水员。这些细菌的基因组被测序并且将DNA测序结果与已知的微生物序列库进行比对。这样的比对帮助我们将这些微生物分类。

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澳大利亚赫伦岛采集珊瑚样本。图片来源,作者提供。

 

通过这些分析,有可能去识别出现在珊瑚不同生命阶段中的微生物。包括参与氮和硫循环的微生物,以及那些能够在珊瑚中光合作用藻类(即黄藻)转运营养物质时起重要作用的稀有微生物。

我们也鉴别出了能够产生抗菌化合物的细菌品种,它可以帮助抵抗珊瑚的疾病和过度长。

然而,成千上万的细菌DNA序列与目前数据库里的不匹配。这些不为人知的细菌还没有在任何其他生态系统里有报告,很有可能是新的细菌品种。

新型药物

 

珊瑚菌群的多样性不仅令人着迷而且为新药和新型生物活性物质的开发提供诱人前景。

例如,我们急需新型抗生素对抗目前细菌急剧增加的耐药性。我们目前几乎所有的抗生素最初都是从细菌中提取的。重要的是,。自1980以来,临床上用于对抗感染的抗生素都是基于同一机制

 

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珊瑚为各种各样的微生物提供停泊位点,细菌(红色能在珊瑚组织(蓝色)形成聚集。微藻类(黄藻,绿色),也是珊瑚菌群的一部分,主要作用是通过光合作用为珊瑚提供营养物质。图片来源,作者提供

 

新种类的细菌如果能够被成功培育,将为新抗体及其他生物活性产物的开发提供了全新的来源。培养珊瑚微生物是一项很大的挑战,但也是理解自然界现存抗菌成分的绝佳机会。

Griffith大学自然银行收集生物样本并与全世界的研究者共享以用来探寻新药,培养这些细菌也能丰富像Griffith大学自然银行等地方的资源

 

危险的警告和看不见的帮助者

 

很明显我们只涉及到了珊瑚礁和它们未被探索的菌群这一复杂生态系统的表面。我们正在不断了解珊瑚系统具有怎样的多样性并且评估它们的独特性及未开发程度

虽然DNA技术的发展使得我们能够在多个维度探索,但是道路是漫长而且激动人心的。对珊瑚礁和珊瑚菌群的持续分析有助于我们理解珊瑚(礁)的生态和生物特性,关键的是它们正在如何改变,特别是对外界如“漂白事件”和海岸污染有怎样的反应

保护未被开发的资源对未来开发新型更强的抗菌成分至关重要。

 

 

作者:

Alejandra Hernandez詹姆斯˙库克大学珊瑚礁研究卓越中心的博士研究生

 

Roisin McMahon昆士兰大学分子生物科学研究所的高级研究员。

 

 

Tracy Ainsworth詹姆斯˙库克大学珊瑚礁研究卓越中心的研究员

 

 

Jenny Martin是格里菲斯大学的教授。

 

原文链接:https://theconversation.com/what-we-have-in-common-with-corals-and-their-unexplored-microbial-world-64798

 

翻译:齐韫艺 

审校:马晓彤


关于我

Alejandra Hernandez

Alejandra Hernandez是詹姆斯˙库克大学珊瑚礁研究卓越中心的博士研究生Roisin McMahon是昆士兰大学分子生物科学研究所的高级研究员。Tracy Ainsworth是詹姆斯˙库克大学珊瑚礁研究卓越中心的研究员。Jenny Martin是格里菲斯大学的教授。