珊瑚礁是错综复杂的生态系统，物种之间有着复杂的关系，每个生物——从微小的细菌到巨大的蛤蜊——在维持珊瑚礁的健康方面发挥着至关重要的作用。

我们的新研究揭示了珊瑚礁的另一层复杂性。

(资料图片)

我们发现珊瑚组织内存在两种细菌的簇，奇怪的是，其中包括引起衣原体的细菌的近亲。

这些发表在《科学进展》上的新发现表明，这些细菌可能与珊瑚宿主和彼此相互作用。需要进一步的工作来了解这些相互作用对珊瑚是有益还是有害。

珊瑚微生物组

就像人类一样，珊瑚具有多种细菌微生物组，与它们的健康密切相关。因此，了解珊瑚和细菌之间的复杂关系对于理解珊瑚的功能至关重要。

细菌可以帮助珊瑚进行多种生物过程，如氮或硫的移动和加工，或生产保护珊瑚免受病原体侵害的抗菌化合物。虽然这些细菌中的大多数生活在覆盖珊瑚表面的粘液层中，但一些细菌发生在珊瑚组织内。

为了了解更多信息，从位于汤斯维尔的澳大利亚海洋科学研究所对大堡礁珊瑚物种Pocillopora acuta进行的长期实验中采集了样本。这些样本被运往我们在墨尔本大学的实验室，以研究难以捉摸的组织相关细菌。

大海捞针中的发光针

第一个挑战是观察细菌——它们非常小。

为此，我们使用了称为“荧光原位杂交”的技术。从本质上讲，我们在珊瑚中添加荧光探针，与细菌特异性结合。当被激光束激发时，这些探针(以及细菌)会发光。

我们发现细菌在珊瑚的触角中形成了大簇。为什么在触手里?我们真的不知道，但我们认为这可能与营养或防御有关，因为触手参与捕捉猎物和驱赶捕食者。

在发现这些细菌簇后，我们想知道它们是什么细菌。通常，为了识别珊瑚的细菌微生物组，珊瑚样本被压缩，所有细菌的DNA被测序并与其他已知细菌的DNA进行比较。

然而，我们只对触手簇中的细菌感兴趣，所以这种技术不起作用，因为它不会区分组织中的细菌、粘液、肠道、骨骼等。

相反，我们使用了一种称为“激光捕获显微切割”的技术来精确切割出非常小的组织部分，例如细菌形成的簇。通过这种技术，我们可以专门对组织相关细菌进行采样并对其DNA进行测序以识别它们并了解它们的功能。

珊瑚会得衣原体吗?

我们在珊瑚触手的聚集体中发现了两种类型的细菌。

一种是衣原体的成员，衣原体是一种细菌目，含有导致哺乳动物衣原体感染的病原体。这是一个令人惊讶的发现，因为珊瑚中从未报告过衣原体感染。

众所周知，衣原体以三磷酸腺苷的形式从宿主那里窃取能量(称为ATP，这是细胞中能量转移的主要来源)。这种能量寄生是这些细菌在哺乳动物(如人类和考拉)中引起的疾病的基础。

我们与奥地利维也纳大学的衣原体专家Astrid Collingro博士和Matthias Horn教授合作，表明这种细菌依赖于珊瑚提供的营养和能量来生存。

此外，该物种也有可能从其他珊瑚相关细菌中获得营养和能量 - 这是我们以前从未见过的。

对于我们这些努力了解珊瑚生物学的人来说，生活在珊瑚组织内的细菌相互作用的可能性非常令人兴奋。

虽然这些新型衣原体与哺乳动物病原体有许多相似之处，但它们是否对珊瑚有害或有益，将在今年晚些时候Maire博士访问维也纳大学期间进行检查。

迈向基于微生物组的保护方法

珊瑚组织中存在的其他细菌属于内生动物单胞菌属。已知这些细菌广泛存在于珊瑚中，通常被认为是有益的。

在我们的研究中，我们发现内生动物单胞菌可以产生几种B族维生素和抗菌化合物，证实了它有可能为其珊瑚宿主提供益处，因为珊瑚本身无法产生某些B族维生素。

珊瑚受到一系列因素的威胁，包括气候变化。事实上，据估计，如果没有重大干预措施，到2035年，大多数珊瑚礁将消失。拯救这些珊瑚礁将需要新的珊瑚保护和恢复方法。

一种潜在的解决方案涉及益生菌。就像我们吃富含益生菌的酸奶来改善我们的肠道健康一样，用有益细菌接种珊瑚可以提高它们对高温的抵抗力。

但在实施这些基于微生物组的解决方案之前，我们需要准确了解珊瑚相关细菌的功能。

像我们这样的研究开始揭示珊瑚和细菌如何相互作用，以及珊瑚益生菌是否是保护这些重要而美丽的生态系统的一种选择。