在珊瑚礁健康方面，科學家們多年來一直關注漂白現(xiàn)象，這一事件可能會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，漂白會使珊瑚挨餓，危及整個珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)。
但是在過去的二十年里，科學家已經(jīng)意識到其他微生物對珊瑚健康也至關重要，包括生活在珊瑚表面和組織上的細菌群落。這些細菌構成了珊瑚微生物群落。即使低于漂白閾值的高溫也會破壞珊瑚的微生物群落，使珊瑚容易生病。
然而，科學家們缺乏關于構成世界上1500多種珊瑚物種的細菌的全面數(shù)據(jù)。由于全球珊瑚微生物學計劃，來自華盛頓大學、博塞特大學、賓夕法尼亞州立大學和俄勒岡州立大學的研究人員之間的合作，這種情況開始改變。該團隊正在研究珊瑚中細菌的多樣性及其隨時間的變化。
在11月22日發(fā)表在《自然通訊》雜志上的首次關于健康珊瑚的全面調查中，研究小組報告稱，珊瑚細菌是一個令人驚訝的多樣化群體——珊瑚身體的不同部分可以容納獨特的細菌群落。
“這個項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菌類型，細菌的類型在珊瑚解剖結構中是如何不同的，以及珊瑚和細菌之間的共生關系如何隨著珊瑚的進化而變化，”UW博瑟爾生物科學助理教授、資深和通訊作者杰西贊恩維德說。
他們的研究結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化的。了解微生物群甚至可以幫助預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菌幫助我們消化食物，保護我們免受病原體的侵害一樣，與珊瑚相關的正常細菌也可以幫助它們處理營養(yǎng)物質，幫助保護它們免受疾病的侵害。
該團隊與詹姆斯庫克大學和澳大利亞海洋科學研究所的科學家合作，從大堡礁沿線的236種不同的健康珊瑚中收集了691個小組織樣本。研究人員在每塊珊瑚中收集了多達三種不同組織的樣本：碳酸鈣的硬骨架、柔軟的內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菌脫氧核糖核酸進行了測序，并使用這些樣本來識別每個珊瑚物種和組織的健康微生物群中的細菌類型。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)境因素的強烈影響。珊瑚物種之間的主要差異引發(fā)了關于珊瑚與其微生物之間這些聯(lián)系的年齡以及它們如何隨時間變化的問題。
研究人員發(fā)現(xiàn)，遠程相關的珊瑚更有可能產生不同高度的微生物群。關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，是珊瑚骨骼內部微生物群落最強的模式。盡管研究小組發(fā)現(xiàn)許多珊瑚-細菌的聯(lián)系可能是最近的，但至少有四種類型的細菌已經(jīng)隨著一些珊瑚群進化了數(shù)百萬年。
現(xiàn)在，研究人員希望收集更多關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。“這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會出現(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。與氣候變化相關的壓力因素與創(chuàng)紀錄的漂白水平有關。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?！叭欢覀兛梢酝ㄟ^應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)進化了數(shù)百萬年的錯綜復雜的細菌共生關系，這可能是我們將永遠從世界上失去的新醫(yī)療藥物的關鍵。
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