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科学家首次观察到珊瑚细胞吞噬光合藻类

 

 

 

来源:日本冲绳理工学院                                         发布时间:2021年7月14日

 

 

       一项由日本高知大学与冲绳理工学院合作发表在《海洋科学前沿》上的研究首次观察到,被称为甲藻的微小藻类被从石珊瑚Acropora tenuis培养出来的细胞吞噬。

       构造珊瑚礁的主要物种是石珊瑚,它们与光合甲藻保持着强制性的共生关系。然而,近几十年来,这种重要的关系一直处于紧张状态。在污染、酸化和海洋温度上升的驱动下,在大规模白化事件中,环境压力下的珊瑚细胞正在驱逐体内五颜六色的共生藻类,导致大片珊瑚礁死亡、白化。

       因此,了解共生的细胞和分子机制对于未来保护珊瑚礁至关重要。然而,迄今为止,几乎没有设计出任何体外实验系统来阐明这种机制。

       众所周知,珊瑚细胞难以培养,因此之前的科学家们不得不依靠其他密切相关的海洋生物(如海葵)的实验系统来研究甲藻如何进入和离开细胞的机制。直到2021 年4 月,该研究团队才取得重大进展,成功地在培养皿中培养了来自石珊瑚Acropora tenuis幼虫的不同细胞系。

       在这项研究中,研究人员专注于一种名为IVB5 的珊瑚细胞系。该系中的许多细胞在形式、行为和基因活性方面与内胚层细胞具有相似的特性。重要的是,在整个珊瑚生物中,吞噬藻类的正是内胚层细胞。

       研究人员在IVB5 珊瑚细胞的培养皿中加入了甲藻Breviolum minutum。培养物中大约40% 的珊瑚细胞迅速形成长长的手指状突起,伸出接触甲藻。然后藻类被"吞下"了,整个过程大约需要30 分钟。在接下来的几天里,细胞内的藻类要么被分解成碎片,要么被成功地封闭在细胞内的液泡中。对于研究人员来说,这预示了这种关系可能在几千年前是如何开始的。

珊瑚细胞(b 和c)和鞭毛藻(x 和y)共生相互作用的延时视频。 图片:海洋科学前沿

       研究人员指出,可能是珊瑚的祖先把这些藻类吞没了,分解成食物。但随着时间的推移,它们进化为使用藻类进行光合作用。目前,研究人员正在使用电子显微镜来获得珊瑚细胞如何吞噬甲藻的更详细图像。他们还在进行基因实验,以确定涉及哪些珊瑚基因。

       在这个阶段,含有藻类的珊瑚细胞会在死亡前存活大约一个月。在不久的将来,研究团队希望实现一种稳定的培养,珊瑚细胞和甲藻可以一起繁殖。研究人员提到,这是非常令人兴奋的发现,基于此就可以提出新的问题,比如珊瑚在受到压力时的反应。这可以让我们更全面地了解珊瑚白化是如何发生的,以及如何能轻它。

 

 

 

 

 

原文链接:Hard to swallow: Coral cells seen engulfing algae for first time

编译:王秀娟   审校:李新