在珊瑚礁健康方面，科學(xué)家們多年來一直關(guān)注漂白現(xiàn)象，這一事件可能會(huì)危及珊瑚及其支持的多樣化海洋生態(tài)系統(tǒng)。在漂白、高溫或其他壓力因素期間，珊瑚會(huì)排出共生藻類，共生藻類是有益的、顏色鮮艷的微生物，通常與珊瑚分享多余的能量和營養(yǎng)。最終，漂白會(huì)使珊瑚挨餓，危及整個(gè)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。
但是在過去的二十年里，科學(xué)家已經(jīng)意識到其他微生物對珊瑚健康也至關(guān)重要，包括生活在珊瑚表面和組織上的細(xì)菌群落。這些細(xì)菌構(gòu)成了珊瑚微生物群落。即使低于漂白閾值的高溫也會(huì)破壞珊瑚的微生物群落，使珊瑚容易生病。
然而，科學(xué)家們?nèi)狈﹃P(guān)于構(gòu)成世界上1500多種珊瑚物種的細(xì)菌的全面數(shù)據(jù)。由于全球珊瑚微生物學(xué)計(jì)劃，來自華盛頓大學(xué)、博塞特大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)和俄勒岡州立大學(xué)的研究人員之間的合作，這種情況開始改變。該團(tuán)隊(duì)正在研究珊瑚中細(xì)菌的多樣性及其隨時(shí)間的變化。
在11月22日發(fā)表在《自然通訊》雜志上的首次關(guān)于健康珊瑚的全面調(diào)查中，研究小組報(bào)告稱，珊瑚細(xì)菌是一個(gè)令人驚訝的多樣化群體——珊瑚身體的不同部分可以容納獨(dú)特的細(xì)菌群落。
“這個(gè)項(xiàng)目代表了最全面的努力之一，以確定不同熱帶珊瑚群中的細(xì)菌類型，細(xì)菌的類型在珊瑚解剖結(jié)構(gòu)中是如何不同的，以及珊瑚和細(xì)菌之間的共生關(guān)系如何隨著珊瑚的進(jìn)化而變化，”UW博瑟爾生物科學(xué)助理教授、資深和通訊作者杰西贊恩維德說。
他們的研究結(jié)果揭示了各種珊瑚物種中有哪些相對健康的珊瑚微生物群，以及珊瑚微生物群是如何形成和進(jìn)化的。了解微生物群甚至可以幫助預(yù)測哪些珊瑚將在熱浪或疾病爆發(fā)中存活。
Zaneveld說：“就像我們腸道中的細(xì)菌幫助我們消化食物，保護(hù)我們免受病原體的侵害一樣，與珊瑚相關(guān)的正常細(xì)菌也可以幫助它們處理營養(yǎng)物質(zhì)，幫助保護(hù)它們免受疾病的侵害。
該團(tuán)隊(duì)與詹姆斯庫克大學(xué)和澳大利亞海洋科學(xué)研究所的科學(xué)家合作，從大堡礁沿線的236種不同的健康珊瑚中收集了691個(gè)小組織樣本。研究人員在每塊珊瑚中收集了多達(dá)三種不同組織的樣本：碳酸鈣的硬骨架、柔軟的內(nèi)部組織和外部粘液層。取樣的珊瑚包括不同的物種。在某些情況下，這些物種已經(jīng)分離了數(shù)千萬年。
研究人員對這些組織樣本中的細(xì)菌脫氧核糖核酸進(jìn)行了測序，并使用這些樣本來識別每個(gè)珊瑚物種和組織的健康微生物群中的細(xì)菌類型。他們發(fā)現(xiàn)粘液、骨骼和軟組織都含有明顯的微生物群落——細(xì)菌種類的豐富性和多樣性在組織類型上差異很大。一般來說，骨骼中含有最多樣的細(xì)菌，這讓研究小組感到驚訝。他們一直期望粘液覆蓋珊瑚，在他們和環(huán)境之間形成屏障，以便擁有最多樣化的微生物群落。相反，粘液微生物群通常是最不多樣化的。
研究小組還發(fā)現(xiàn)，珊瑚物種的微生物組成差異最大。雖然粘液微生物區(qū)系也因珊瑚種類而異，但它們也受到位置、溫度和深度等環(huán)境因素的強(qiáng)烈影響。珊瑚物種之間的主要差異引發(fā)了關(guān)于珊瑚與其微生物之間這些聯(lián)系的年齡以及它們?nèi)绾坞S時(shí)間變化的問題。
研究人員發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程相關(guān)的珊瑚更有可能產(chǎn)生不同高度的微生物群。關(guān)系更密切的珊瑚通常具有相似的微生物群落。這種模式被稱為系統(tǒng)共生，是珊瑚骨骼內(nèi)部微生物群落最強(qiáng)的模式。盡管研究小組發(fā)現(xiàn)許多珊瑚-細(xì)菌的聯(lián)系可能是最近的，但至少有四種類型的細(xì)菌已經(jīng)隨著一些珊瑚群進(jìn)化了數(shù)百萬年。
現(xiàn)在，研究人員希望收集更多關(guān)于健康珊瑚微生物群的數(shù)據(jù)，了解為什么一些物種有完全不同類型的微生物群，并研究同一珊瑚中的組織如何建立和維持不同的微生物群。
Zaneveld說：“我們想知道不同因素——如珊瑚的免疫系統(tǒng)或其環(huán)境——在塑造微生物群中的作用?！斑@些答案可以幫助我們了解微生物群如何影響珊瑚健康，以及珊瑚受到壓力時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問題。”
石珊瑚已經(jīng)存在了4億多年，今天的珊瑚礁為數(shù)百萬條魚提供了繁殖場所，并有可能拯救生命的藥物。與氣候變化相關(guān)的壓力因素與創(chuàng)紀(jì)錄的漂白水平有關(guān)。但是贊恩維德說，僅僅研究珊瑚微生物群并不能拯救珊瑚礁。
“大堡礁很大——大約是華盛頓州的兩倍大——所以我們可能沒有藥物或有益微生物可以添加到水中來拯救它，”贊伊夫德說。“然而，我們可以通過應(yīng)對氣候變化來拯救珊瑚礁?！?
他說，只有解決珊瑚礁衰退的根本原因，通過減緩氣候變化和減少過度捕撈和營養(yǎng)污染的措施，珊瑚才能最終得到幫助。
Zaneveld說：“如果我們這樣做，我們也可以拯救已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)百萬年的錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)菌共生關(guān)系，這可能是我們將永遠(yuǎn)從世界上失去的新醫(yī)療藥物的關(guān)鍵。
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