科学家揭秘水下生物的共生关系

【编者按】澳大利亚詹姆斯库克大学的海洋生物学家 David Bourne 说，新的基因组还将帮助研究人员研究微生物如何影响宿主的进化，反之亦然。他于近期在 mBio 杂志发表了一篇整理多种海洋物种与其共生生物共同进化的综述。“微生物的多样性和丰富性让我们研究共同进化的概念变得有些困难，”他说。但是短尾乌贼模型的简单性和如今获得的基因组，将帮助解决这种复杂问题。

图丨短尾乌贼的解剖图展示了它的两个共生器官：组成副缠卵腺 (ANG) 的大量导管和发光器官。发光器官发光是因为它能够高度反光的组织，这些组织通常从细菌那里收集光线，并通过一个透镜引导它们。产生这种蛋白质的基因似乎是从乌贼的眼睛里借来的（来源：quantamagazine）

生物体对微生物的依赖方式，远远超出了伪装和保护卵子的范围。德克萨斯大学奥斯汀分校的进化生物学家 Nancy Moran 说，例如，蜜蜂依赖 8 种不同的肠道细菌来维持健康；蚜虫依赖细菌产生从食物中无法获取的氨基酸。在 Moran 关于蚜虫基因组的研究中，她发现这种昆虫利用回收的基因和新的基因组合来构建它们产生氨基酸的器官——“或者说至少那些新基因已经进化到无法看出与之前的有任何联系的程度，”她说。

除了为微生物提供营养和居所外，动物宿主已经进化出能够支持微生物发挥有益作用的功能。研究者们认为，短尾乌贼将它们的墨囊作为照相机快门一样来调节发出光线的亮度，Nyholm 说。并且，一些乌贼的血细胞似乎能够进入发光器官，以牺牲自己的方式释放糖颗粒。随后细菌利用糖分发酵，产生酸性环境，有助于荧光素酶发光。

人类也进化出了支持微生物活动的特定微环境，Nyholm 指出。胃内酸性很强，而结肠内则偏碱性——在这些不同条件下，每个器官中不同的微生物群落繁荣发展。就像乌贼一样，人类的免疫系统已经进化到能够识别并迎接这些属于不同位置的共生体。