生活在宿主细胞中的共生素细胞的共轭焦点影像。（相片提供: Allisonmlewis / CC BY-SA）

香港大学生物科学学院和太古海洋科学研究所的研究人员，利用一种崭新方法，研究珊瑚如何改变其微生物组（特别是共生藻类）以应对全球暖化的影响。研究揭示了藻类因物种竞争而改变代谢功能，这可能是某些共生物种成功或失败的决定因素。

这项发表在《ISME》学术期刊的研究，使用了人造礁珊瑚中分离出来的单细胞藻类（双鞭毛虫），以了解海洋暖化如何影响它们在珊瑚宿主中相互竞争的能力。这项研究建基于数十年的研究，尤其在不同藻类赋予珊瑚宿主的耐热性方面，而这些耐热的物种为何没有更广泛地繁殖传播，在此之前是一个谜。

“我们知道，珊瑚抵御海洋暖化的能力与共生的微生物组有关，我们想进一步了解，能否透过操纵这些微生物组来改善珊瑚的健康，这和医生问诊的情况有点相似。我们的论文揭示，一些益生菌治疗或辅助进化介入程序是否有成效，可能与这些微生物之间的互动有关。”有份带领研究的博士后研究员Shelby McIlroy解释说（另一研究员为博士生黄靖殷）。

研究比较两种温度下珊瑚共生藻类的反应：加热以模拟珊瑚白化的情况，以及不加热作为控制实验。研究发现，耐热的藻类在两种情况下都是较差的竞争者，它们采取“就地避难”的策略 — 储存更多脂肪和碳水化合物，以存活于压力持续的环境下。而在常温之下，热敏物种无论是否有其他物种存在，生长情况都没有太大改变；但在加热情况下，资源的竞争和消耗大幅增加，明显地限制了竞争者获得赖以生长的资源。研究人员指出，耐热藻类未能普及的原因，是因为它们在大多数情况下都不是成功的竞争者，而只有在不适合其他物种生存的情况下，它们才是最后的存活者。

研究人员结合了三种已建立的方法 —荧光原位杂交技术（FISH），流式细胞术（Flow）和稳定同位素分析（SIA）—来区分两种藻类。加入同位素标记的营养物后，研究小组让共同培养的两类藻类吸收碳和氮，然后再分离它们并进行同位素分析。这个方式法可以辨认出物种竞争的证据 — 哪一个物种获得了更多的生长和繁殖资源。他们称这种方法为FFS。

甘孜州“世界最大珊瑚堆绣唐卡”获世界纪录（WRCA)官方认证

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“FFS合并了三项公认的技术，今次被应用于一个与珊瑚有关的研究上，它也适用于其他微生物群落的研究，例如人类肠道的微生物群落。利用这方法，可以将代谢功能配对到一些已经被识别并已有一些基因表达的细菌，借以了解其真正是如何运作。”太古海洋科学学院生物科学学院副教授David Baker博士说。

这项研究由香港研究资助局优配研究金资助。

有关论文

Citation: McIlroy S.E., Wong J.C.Y., Baker D.M. (2020). Competitive traits of coral symbionts may alter the structure and function of the microbiome. ISME J. https://doi.org/10.1038/s41396-020-0697-0

文章来源: 澎湃新闻