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神奇!科学家首次观察到珊瑚细胞吞噬藻类

前瞻网    2021-07-29 10:36

 

神奇!科学家首次观察到珊瑚细胞吞噬藻类

科学家们在《海洋科学前沿》杂志上报告说,一种被称为甲藻的微小藻类被石珊瑚Acropora tenuis细胞吞噬

“甲藻对于保持珊瑚的健康和活力至关重要,”该研究的资深作者、冲绳科技大学研究生院海洋基因组学部门负责人佐藤教授(Noriyuki Satoh)说。“珊瑚细胞吸收藻类并为它们提供庇护所和光合作用的基石。作为回报,藻类为珊瑚提供它们合成的营养。”

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推动下,受压的珊瑚细胞排出微观和五颜六色的藻类,导致大片珊瑚礁白化、死亡。

来自Acroporidae科的石珊瑚——热带和亚热带珊瑚礁中最常见的珊瑚类型——特别容易受到这些白化事件的影响。这些快速生长的珊瑚会铺设碳酸钙骨骼,因此在建造珊瑚礁方面发挥着关键作用。

“对于珊瑚礁保护,我们必须在单细胞水平上充分了解石珊瑚和生活在这些动物体内的藻类之间的伙伴关系,”高知大学的Kaz Kawamura教授解释说。“但直到最近,这都很难实现。”

众所周知,珊瑚细胞难以培养,因此以前科学家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,研究团队才取得重大飞跃。据《海洋生物技术》的报道,他们已经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,科学家们专注于一种名为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,吞噬藻类的是内胚层细胞。

科学家们在含有IVB5珊瑚细胞的培养皿中添加了甲藻,即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”,整个过程大约需要30分钟。

“看到真是太神奇了——这几乎是一场梦!”佐藤教授说。

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膜结合囊中,称为液泡。对于研究人员来说,这暗示了这种关系可能在几千年前是如何开始的。

“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,”共同第一作者、高知大学的Satoko Sekida博士建议。

研究人员现在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。他们还致力于基因实验,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,该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。

Satoh教授说:“这将非常令人兴奋,因为这样我们就可以提出新的问题,比如珊瑚在感受到外界压力时的反应。”“这可以让我们更全面地了解珊瑚白化是如何发生的,以及我们如何减缓这个过程。”

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://scitechdaily.com/hard-to-swallow-coral-cells-seen-engulfing-algae-for-first-time-it-was-amazing-to-see/

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