認(rèn)識(shí)蟲(chóng)黃藻

蟲(chóng)黃藻

  

蟲(chóng)黃藻
蟲(chóng)黃藻

珊瑚作為一種動(dòng)物能夠興盛至今很大程度上要?dú)w功于共生在它體內(nèi)的單細(xì)胞藻類——蟲(chóng)黃藻。珊瑚提供給蟲(chóng)黃藻保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)鹽,蟲(chóng)黃藻提供給珊瑚光合作用產(chǎn)生的糖等物質(zhì),可以說(shuō)是和諧的一批。(作者:李琰)

  就像普通人通常不知道珊瑚不是一種生物而是一個(gè)龐大的家族一樣,很多對(duì)珊瑚有一定了解的人也不太知道蟲(chóng)黃藻也是一個(gè)龐大的家族,但是一直以來(lái)這個(gè)家族的分類是有些簡(jiǎn)單粗暴而且混亂的。與一般的生物學(xué)分類分成界門綱目科屬種不同,共生蟲(chóng)黃藻一般是分在Symbiodinium屬,然后沒(méi)有直接分成不同的種,而是分成了A B C D E F G H I九個(gè)系群(clade),比如最常見(jiàn)的clade C,而之下還分成了亞系群(sub-clade)甚至株系(strain)(中文名稱翻譯可能有些錯(cuò)誤),而只有22種被定了種,潛在的物種卻有幾百種之多。

  可以說(shuō)每顆珊瑚都有自己獨(dú)特的蟲(chóng)黃藻組成,也許這棵有10%的C,90%的D,旁邊那顆同種的珊瑚就有95%的D,5%的B。甚至同一棵珊瑚不同部位的蟲(chóng)黃藻組成都有不同。而蟲(chóng)黃藻組成的不同對(duì)珊瑚生理功能和對(duì)外界變化的響應(yīng)都有很大的影響,所以蟲(chóng)黃藻系群的研究也是目前的重要研究熱點(diǎn)。

  最近蟲(chóng)黃藻研究的大牛Todd LaJeunesse最近在Cell子刊current biology上試圖梳理了這個(gè)情況。

  也許有人奇怪,蟲(chóng)黃藻那么小小一個(gè)幾微米大長(zhǎng)得又都圓圓的是如何分出來(lái)區(qū)別的呢。

  其實(shí)不同的蟲(chóng)黃藻區(qū)別還是很大的

  比如大小

  不同系群的蟲(chóng)黃藻大小可能會(huì)差幾倍甚至幾十倍之多

  而在我們這些路人的眼里看起來(lái)長(zhǎng)得都一樣的小球球其實(shí)在真正的行家眼里長(zhǎng)得可也是完全不一樣的,當(dāng)然一般來(lái)說(shuō)主要比較能夠容易分出來(lái)的是clade C

  當(dāng)然,最根本的,也是最多科學(xué)家使用的(因?yàn)槟軌蛴邪盐杖庋鄯窒x(chóng)黃藻的人還真是不多)的分類方法,還是靠分子手段。這篇文章最終也是依靠了分子手段解決這些問(wèn)題。

  文章首先使用molecular clock確定了蟲(chóng)黃藻最早開(kāi)始開(kāi)始分化是始于大約一億六千萬(wàn)年前的中生代,應(yīng)該說(shuō)這個(gè)估算的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于原先的研究的。而且發(fā)現(xiàn)早期的共生珊瑚在侏羅紀(jì)末期還經(jīng)歷過(guò)一次滅絕。

  然后家族依然越來(lái)越興盛,直到現(xiàn)在分出了九個(gè)系群。

  然后根據(jù)分子,形態(tài)學(xué),生理學(xué)和生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),Todd LaJeunesse等提出共生藻Symbiodinium屬應(yīng)當(dāng)被提升成Symbiodiniaceae科,進(jìn)化上不同的共生藻”系群(clade)”應(yīng)當(dāng)被分成屬。除了基因組成的巨大差異外,每個(gè)屬在物種多樣性,生態(tài)廣度(例如,宿主范圍多樣性和差異)和生物地理分布方面具有顯著差異。

  也就是說(shuō)變成了九個(gè)屬,Todd LaJeunesse等給其中七個(gè)命了名,除了原有一個(gè)屬名保留意以外,也就是命了六個(gè)新名字出來(lái),這六個(gè)新名字的首字母都跟原來(lái)的系群序號(hào)是一樣的。羨慕ing。好想有一堆的命名機(jī)會(huì)啊。

  當(dāng)然這些屬也不是中央已經(jīng)決定了,最終可能會(huì)分出15個(gè)以上的屬出來(lái)。

  clade A,變成了Symbiodinium屬,也就是原來(lái)這個(gè)屬的名字,包括從共生到機(jī)會(huì)主義或自由生活的很多種蟲(chóng)黃藻。全球都有。屬名的意思是共生、旋轉(zhuǎn)

  clade B,變成了Breviolum屬,這個(gè)屬名的意思是短、小。一般共生在軟珊瑚、硬珊瑚里,經(jīng)常在高緯度的珊瑚里發(fā)現(xiàn)。

  clade C,變成了Cladocopium屬,這個(gè)屬名的意思是分支、充足,這個(gè)屬應(yīng)該說(shuō)是蟲(chóng)黃藻種種類最豐富,分布最廣泛也是被研究的最多的一個(gè)屬了(人家名字都叫充足了),在很多常見(jiàn)的珊瑚中占主導(dǎo)地位的就是這個(gè)屬的蟲(chóng)黃藻,也發(fā)現(xiàn)跟其他刺胞動(dòng)物,硨磲,纖毛蟲(chóng),扁蟲(chóng),有孔蟲(chóng)和海綿共生。

  但是這個(gè)屬的蟲(chóng)黃藻大多抗熱脅迫的能力比較弱,容易在升溫過(guò)程中白化,但是也不是所有clade C的珊瑚抗熱能力就差,也有研究表明生活在炎熱的淺礁池的珊瑚里C和D的抗熱能力是沒(méi)什么區(qū)別的[1],還有研究表明在極其熱的紅海、波斯灣的珊瑚中有一種clade C的被定名為Symbiodinum thermophilum的蟲(chóng)黃藻有很高的豐度。這些研究都說(shuō)明這個(gè)屬的蟲(chóng)黃藻一樣是可以進(jìn)化出很強(qiáng)的抗熱能力的,只是目前的問(wèn)題是現(xiàn)在留給珊瑚、蟲(chóng)黃藻的時(shí)間還夠不夠他們?nèi)ミM(jìn)化。

  clade D,變成了Durusdinium屬,這個(gè)屬名的意思是強(qiáng)硬、旋轉(zhuǎn),這個(gè)屬就有意思了,對(duì)溫度和濁度的抗性都非常高,抗逆性很強(qiáng),搞不好是未來(lái)珊瑚礁能夠免于被氣候變暖毀滅的關(guān)鍵。

  clade E,變成了Effrenium屬,這個(gè)屬名的意思是自由生活(living unstrained),目前只有一個(gè)種E.voratum,從名字也看得出來(lái)是營(yíng)自由生活的,不共生。體積是蟲(chóng)黃藻中最大的,一般分布在亞熱帶、溫帶。

  clade F中的Fr5 sub-clade,變成了Fugacium屬,這個(gè)屬名的意思是短暫的,這個(gè)屬的蟲(chóng)黃藻目前主要發(fā)現(xiàn)共生在有孔蟲(chóng)中,還有幾種非共生的物種。這個(gè)clade F里面有很多sub-clade,比如Fr2、Fr3、Fr4,因?yàn)檫@幾個(gè)sub-clade之間遺傳距離還是蠻遠(yuǎn)的,未來(lái)可能每個(gè)亞系群都被分成一個(gè)屬。

  clade G中的Metazoan-Specific Sub-clade,變成了Gerakladium屬,這個(gè)屬名的意思是舊的、分支,有跟珊瑚和海綿共生的,也有營(yíng)浮游和底棲自由生活的。

  當(dāng)然這個(gè)框架目前還尚未完全搭好,未來(lái)還會(huì)分出很多個(gè)新屬出來(lái)。(光語(yǔ)生物科技有限公司實(shí)驗(yàn)室出售優(yōu)質(zhì)蟲(chóng)黃藻藻種)

  參考文獻(xiàn):

  [1]LaJeunesse et al.Systematic Revision of Symbiodiniaceae Highlights the Antiquity and Diversity of Coral Endosymbionts[J],Current Biology,2018.

  [2]Palumbi S R,Barshis D J,Traylorknowles N,et al.Mechanisms of reef coral resistance to future climate change.[J].Science,2014,344(6186):895-8.

  [3]Hume B C,Voolstra C R,Arif C,et al.Ancestral genetic diversity associated with the rapid spread of stress-tolerant coral symbionts in response to Holocene climate change.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2016,113(16):4416.

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