个人观点

微生物帮助珊瑚安家落户

粉红色的甲壳藻覆盖在岩石表面。
像粉红色的涂料一样,甲壳素藻类覆盖薄层的岩石表面。这种坚硬的表面是珊瑚和其他无脊椎动物的幼虫(例如鲍鱼)的首选家庭。 (Mandy Lindeberg,Noaa / NMFS / AKFSC)

细菌在海洋中无处不在。它们生活在水中,几乎生活在所有生物和非生物的表面上甚至在其他生物体内部。每毫升海水中有100万个细菌细胞;也就是说,每茶匙大约有500万个细菌细胞!海洋中有这么多细菌,你不得不想知道它们在做什么?

由于新的技术进步,我们越来越了解细菌在海洋生物的健康和生态相互作用中的重要作用。其中一个最重要的角色是在生产各种化学化合物中。漂移在水中的化学品就像闻到我们的气味。就像烤箱中的饼干的气味一样,将我们的饼干吸入厨房,细菌会释放信号向其他生物发出的化学品,即存在良好的食物。就像垃圾或浪费的味道一样,我们想要跑到另一种方式,一些细菌化学品警告其他生物留下来。这些细菌化学物质中的一些可以在水中远行旅行,而其他化学物质则靠近细菌,只能在近距离感知。

细菌及其化学品“气味”通过制造说的化学提示来发挥珊瑚礁的关键作用珊瑚在哪里找到一个家。成人珊瑚不能四处走动。相反,当他们是年轻的幼虫游泳时,他们的家是选择的,寻找一个良好的地方来安顿下来。当他们找到正确的位置时,他们将自己依附于表面,经历变态并开始生长。一旦幼虫附加到一个地方,它就无法移动到一个新的位置。因此,选择一个有利于寿命的安全场所非常重要。

在过去的几年里,我们一直在试图弄清楚珊瑚幼虫是如何做出这个重要决定的。我们知道一些珊瑚喜欢定居在一种叫做硬壳珊瑚藻的藻类上。这种海藻看起来像粉红色的颜料覆盖了珊瑚礁的许多表面。有些珊瑚可以区分不同种类的甲壳素藻类,但科学家们并不真正了解如何。作为一种微生物学家和化学家,我开始考虑细菌可能产生珊瑚使用的化学信号,以发现他们未来的家。我开始看着生活在甲壳素藻类表面上的细菌发现,发现不同的物种具有不同的细菌,生活在其表面上。珊瑚可以根据生活在那里的细菌选择它的家吗?

Elkhorn Coral(Acropora Palmata)的小幼虫在甲壳素藻类物种HydroLithon Boergesenii核对并生长。
鹿角珊瑚的幼体(acropora palmata.)在甲壳素藻类种类上沉淀并生长HydroLithon Boergesenii. (Raphael Ritson-Williams)

使用芥末山珊瑚Porites astreoides.,我们测试了珊瑚幼虫将响应细菌生物膜,细菌混浊的混合物在海洋下方的表面上形成的粘性混合物。我们在礁石上放置瓷砖,以便细菌和生物膜将开始在它们的表面上生长。我们发现,我们离开礁石的瓷砖的时间越长,幼虫就越落在他们身上。然后,当我们通过用抗生素治疗瓷砖从瓷砖中取出细菌时,幼虫将不再沉淀在瓷砖上。

该实验表明,珊瑚肯定会响应瓷砖上细菌的存在。但我们也想知道只有特定的细菌是否导致它们沉淀,或者如果有任何类型的细菌做过诀窍。看看幼虫是否响应特定的细菌,我们将细菌菌株分离出来自多种甲壳素藻类的细菌菌株并单独测试它们。令我们惊讶的是,幼虫仅响应16个菌株中的一个测试。珊瑚幼虫不仅需要细菌来定位一个沉淀的地方,他们可以识别特定的细菌种类!

下一步是弄清楚珊瑚幼虫如何感觉到细菌。事实证明幼虫可以“闻到”细菌。细菌产生称为四溴吡咯(TBP)的特定化学品,幼虫可以在靠近游泳时检测。一旦他们到达用正确的细菌覆盖的碎屑珊瑚礁,它们就会沉淀到那里。除了芥末山珊瑚外,TBP还会导致巨石之星珊瑚的幼虫(orbicella franksi.)及濒危的麋鹿角珊瑚(acropora palmata.)。

我们正在继续研究细菌及其产生的化合物在帮助珊瑚在珊瑚礁上找到一个安全的家园方面所起的作用。根据这些实验室实验,这种化合物似乎很重要,它可以帮助许多不同种类的珊瑚的幼虫找到一个安顿下来的地方,在那里它们有最大的生存机会。为什么它们都喜欢一种细菌的气味仍然是一个让我们忙碌的谜。

所以当你想到珊瑚礁的健康时,请记住:有时候你看不到的东西是最重要的。

编者注意事项:Jennifer写了这个关于她的新科学论文的博客文章,刚刚出来了皇家学会的诉讼程序B.在这里阅读

2014年7月