Nature | 珊瑚如何吸取和吐出虫黄藻？

文摘 2024-11-16 22:22 江苏

Model system might reveal how coral cells take up and evict algae

引言

从前寒武纪晚期（约6.5亿年前）到今天，珊瑚和藻类之间一直在运作一种独特的碳基“经济”，这推动了全球海洋中无数大片堡礁的建设。

美丽的珊瑚

同时，也为研究人员们更深入地了解珊瑚和藻类如何在珊瑚礁中相互作用奠定了基础。

珊瑚与藻类

珊瑚 - 属于刺胞动物门Anthozoa类的多细胞海洋无脊椎动物 - 通常生活在由称为息肉的单个结构组成的紧凑群体中。大多数造礁珊瑚在其细胞中含有藻类，这些藻类位于称为共生体的专门的膜结合隔间中。

顾名思义，这种特殊的结构是自然界最显着、互利的内共生关系之一的所在地。珊瑚为特定种类的藻类提供了受保护的环境和进行光合作用所需的化合物。作为回报，藻类为珊瑚提供光合作用的产物：氧气、葡萄糖、甘油和氨基酸。然后，珊瑚将这种生物分子优势转化为蛋白质，脂肪，碳水化合物和碳酸钙骨架。

文章概述

本文介绍了珊瑚和藻类之间的共生关系以及全球变暖对珊瑚礁的威胁。研究人员开发了一个实验室模型系统，旨在揭示珊瑚细胞如何驱逐藻类的分子机制。

一种在红海和印度洋发现的快速生长的珊瑚物种

这项研究对于理解珊瑚细胞如何识别、摄取和维持藻类共生体具有重要意义。

研究思路

研究人员选择了一种快速生长的珊瑚物种Xenia coral作为研究对象，并对其基因组进行了测序和分析。他们还通过单细胞RNA测序技术，生成了珊瑚多个细胞簇的RNA表达谱图。研究人员利用荧光染色技术将含有藻类的珊瑚细胞与不含藻类的细胞分离，并通过比较两者的基因表达谱，确定了与藻类共生相关的细胞簇。通过原位杂交技术，他们进一步确认了这些细胞簇的功能。

珊瑚的白化

此外，研究人员还通过手术切除珊瑚的触手，观察了共生细胞的再生过程，并通过基因表达模式和细胞追踪方法，描述了共生细胞的发育轨迹。通过这些实验和分析，研究人员解决了珊瑚细胞如何识别适当的藻类并建立共生关系的问题。这项研究为进一步理解珊瑚生物学和解决珊瑚白化等问题奠定了基础。

结论

文章通过对珊瑚细胞和藻类共生关系的深入研究，揭示了珊瑚细胞如何驱逐藻类的机制，并为进一步理解珊瑚白化事件提供了基础。
创新性地使用了基因组学和单细胞分析技术，对珊瑚细胞和藻类共生关系进行了全面的研究。研究团队成功地确定了负责识别适当藻类并建立共生关系的珊瑚细胞群，并通过手术实验证实了这些细胞的发育过程。

然而，对共生细胞的发育来源的了解仍不完全，以及单细胞RNA研究只能捕捉到某一时刻的细胞状态，无法全面了解共生细胞的发育过程。

无论如何，深入了解珊瑚细胞和藻类共生关系的机制，为保护和恢复珊瑚礁生态系统提供了理论基础。为珊瑚白化事件的预防和治疗提供了新的思路和方法，有助于保护全球重要的珊瑚礁生态系统。

【保护珊瑚，从我做起】

参考文献丨NATURE

Model system might reveal how coral cells evict algae

Nature volume 615, pages280–284 (2023)

创作人：王旖凝丨华东师范大学

图片 | 部分来源于网络

本文来源于第一届水生生物与水域生态学全国研究生暑期学校的学员作业。

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华东师范大学第一届水生生物与水域生态学研究生暑期学校

通知 | 华东师大第一届水生生物与水域生态学研究生暑期学校报名简章

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Day 2 | 崇明东滩研学活动：深入探索生态保护与湿地研究

Day 3 | 暑期学校之专家报告和金山廊下镇生物多样性体验中心现场研学

Day 4 | 暑期学校之专家报告和参观华东师范大学生态岛

Day 5 | 暑期学校之学员科学前沿交流及毕业典礼

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华东师范大学课程《海洋与生命》《水生生物学》《动物学》和《水生生物学原理与进展》师生们的学习感悟。

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