科学家发现珊瑚-藻类的奖惩系统

实验与取样设计。A在脉冲追逐实验的几个小时内，营养和光循环条件(黄开，灰关)。样品在84小时处理。B样品处理示意图用于qPCR和随后的稳定同位素分析。将每只新兵的宿主和共生体组织分离，并使用子样本对每种共生体类型进行定量分析。根据共生体类型的相对比例，分配8-10组新兵，将宿主或共生体组织组合成玻璃纤维过滤器(GF/F)。图片来源:Microbiome(2022)。DOI: 10.1186 / s40168 - 022 - 01382 - 0

在人类社会中，赏罚是一种诱导合作的激励机制。然而，有些人仍然试图通过作弊来获胜。那么，在其他生物的世界里，是否存在一个具有明确奖惩的系统呢?答案是肯定的。

珊瑚可能会“惩罚”生活在它们体内的藻类，如果这些藻类变得自私，违背了它们与珊瑚共生的资源共享协议——一种互惠互利的关系——的一部分，就会切断它们的食物供应。这些是太古海洋科学研究所(SWIMS)和香港大学(HKU)生物科学学院的Shelby Mcilroy博士及其合作者的发现。

在珊瑚和藻类的关系中，双方——珊瑚宿主和藻类共生体——分享和循环它们自己无法获得的营养物质。但这种关系容易被滥用。珊瑚可以同时拥有几种共生藻类，但并非所有藻类都是诚实的。

有些珊瑚会利用它们的宿主，为自己保留更多的营养，而不是传递给珊瑚。通过这种方式，自私的藻类比生长缓慢的更有益的物种更有优势，因为它们更慷慨地分享养分。这种欺骗行为最终会破坏珊瑚本身的长期健康和生长。

在其他共生关系中，例如树木和真菌之间，被欺骗的宿主可以干涉和惩罚不诚实的伴侣。然而，在麦克罗伊的最新研究发表在《微生物组》杂志上之前，很难确定珊瑚是否或如何对藻类进行同样的处理。

资料来源:香港大学

利用稳定同位素技术，麦克罗伊能够揭示不同种类的藻类在其宿主——一种加勒比珊瑚体内的营养物质流动。“稳定同位素与基因技术相结合，使我们能够追踪伙伴之间的货币交换。在这种情况下，货币是以碳和氮的形式存在的营养物质。”McIlory解释道。

结果表明，珊瑚可能确实会惩罚欺骗者，奖励诚实的伙伴。麦克罗伊补充说:“我们的研究表明，珊瑚似乎会限制对它们不那么有益的共生藻类的营养供应，以培养更有益的藻类共生体。”

了解珊瑚如何控制和操纵它们的共生藻类对珊瑚的生存至关重要。由于气候变化，海洋变得太热，珊瑚内部的藻类无法生存。当水温上升时，藻类会死亡，珊瑚本身也会死亡——这种现象被称为白化。白化现象现在变得越来越普遍，世界上大多数珊瑚礁现在都受到它的威胁。

如果科学家们能让珊瑚上生长一种能够应对更高温度的藻类——一种“珊瑚益生菌”，就可以防止珊瑚白化，为受到海洋变暖威胁的珊瑚争取更多时间。

“我们可能有能力干预并帮助珊瑚抵抗白化，将它们暴露在更耐热的伙伴面前。但我们需要了解珊瑚的生物学，以及它们对这些干预措施的反应，这样我们才能更有效地工作。没有时间可以浪费了，”麦克罗伊总结道。

更多信息:Shelby E. McIlroy等人，珊瑚共生中的营养动力学取决于共生菌科物种的相对和绝对丰度，微生物组(2022)。DOI: 10.1186 / s40168 - 022 - 01382 - 0