共生浮游生物是供应者还是寄生虫?

发表时间:2018/12/16 19:19:25  作者:科学人Scientists  浏览次数:2200  
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在海上,一位科学家将浮游生物样本放在灯光下观察上面闪闪发光的奇观。这是由数千个生活在海面上的微生物引起的,他们复杂的晶体的骨骼对让光线发生折射和反射。

这些有机体是一种称为Acantharians的浮游生物。他们在全球所有海洋中都大量存在,并且是海洋生态系统中碳和其他营养物质的关键回收者。

对Acantharians的研究面临着很多挑战。他们不能在实验室环境中繁殖,并且非常脆弱,在取样过程中非常容易被破坏。由于他们太小而不能用肉眼看到,因此对研究人员他们的兴趣远不如其他海洋生物(如珊瑚)。但是,冲绳科学技术大学的Margaret Brisbin认为这些生物体非常值得仔细观察。

Acantharians最有趣的事情是:他们与体内的光合藻类形成共生关系。藻类向这些浮游生物他们提供有机碳,使他们能够生活在其他许多生物无法生存的低营养环境中。

这些微小的浮游生物及其藻类伴侣,可能在“消除大气二氧化碳”方面发挥重要作用。共生藻类在光合作用过程中以较高的速率固定二氧化碳;但是,当主体浮游生物死亡时,他们的比重较高的锶晶体骨架将他们沉入海底,因此,将碳锁定在海洋表面以下的大气之外。

对于我们目前的富含碳的大气,从某种意义上讲,光合作用能够快速固定碳,这是最好的选择。

但是,藻类从这种共生中获得什么东西?对此,科学家们还没有定论。一些生物学家认为,浮游生物与共生藻类之间的关系是“反向寄生”:也就是一种奴役,主人(浮游生物)在利用藻类。但是,Brisbin认为,这个故事可能没有这么简单。

“我很想知道藻类是否从这种关系中得到了什么?或者他们是否被浮游生物养殖,然后被消化。”

在为期一个月的东海考察旅行中,Brisbin及其同事收集了充满小型浮游生物的海水样本。 他们通过浮游生物网过滤海水,以收集Acantharians;然后使用玻璃微量移液器将每个宿主细胞逐个转移到单独的培养皿中。他们还保留了每个地点的一些海水样本,以便将水中的自由藻类与浮游生物内部的藻类进行比较。

接下来,他们进行了生物体的遗传分析,从个体宿主细胞中提取RNA,并在OIST测序部门的支持下,对一个标记基因进行测序,以确定每个Acantharians宿主内不同类型的藻类的数量。他们发现每个寄主中都含有多种共生藻类群落,这表明浮游生物寄主在其一生中多次收集藻类。

研究人员还发现,浮游生物寄主内藻类的基因序列,与从发现地点海水中的藻类的基因序列显着不同;这意味着两个群体含有不同类型的藻类。也就是说:要么浮游生物主动选择特定的藻类,要么共生藻类长时间留在其宿主之中。

研究人员利用共聚焦荧光显微镜观察acantharians的消化细胞器,结果发现,acantharians并没有消化藻类。这与“(浮游生物)宿主和海藻长期共存”的想法是一致的。

在浮游生物宿主中长时间逗留,可能会保护藻类免受其他生物的侵袭,或屏蔽他们免受病毒感染。进一步的研究需要探索藻类是否真正从共生中获益;但研究人员认为,至少有可能是一种互惠的关系,而不是像以前所提出的那样是剥削性的。

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