石珊瑚细胞吞噬甲藻的画面被捕捉

据外媒报道，一项关注珊瑚和海藻之间的关键“伙伴关系”的新研究可能有一天会帮助防止珊瑚白化。科学家们首次观察到石珊瑚细胞吞噬甲藻的画面。甲藻是一类单细胞具有双鞭毛的集合群，对保持珊瑚的生存至关重要。

研究人员使用了一种名为IVB5的细胞系，其中包含从石珊瑚(Acropora tenuis)培养的内胚层类细胞。大约40%的珊瑚细胞在30分钟内吸收了藻类，并在一个月内保持健康。这项研究向了解珊瑚和甲藻之间的伙伴关系迈出了一步，并可能揭示出珊瑚白化是如何发生的。

科学家们在《海洋科学前沿》杂志上报告说，这些被称为甲藻的微小藻类被从石珊瑚(Acropora tenuis)培养出来的细胞吞噬。

该研究的资深作者、冲绳科学技术大学研究生院海洋基因组学组长Noriyuki Satoh教授说：“甲藻对于保持珊瑚的健康和活力至关重要。珊瑚细胞吸收了海藻，并为它们提供了庇护所和光合作用的构件。作为回报，海藻为珊瑚提供它们所合成的营养物质。”

然而，在最近几十年里，这种基本的关系已被置于压力之下。在污染、酸化和海洋温度上升的推动下，受压的珊瑚细胞在大规模白化事件中排出了微小的彩色藻类，导致大片的死亡和白色珊瑚礁。

石珊瑚是热带和亚热带珊瑚礁中最常见的类型，特别容易受到这些白化事件的影响。这些快速生长的珊瑚奠定了碳酸钙的骨架，因此在建立珊瑚礁方面发挥了关键作用。

"对于珊瑚礁的保护来说，我们必须充分了解石珊瑚和生活在这些动物体内的藻类之间在单细胞水平上的伙伴关系，"来自高知大学的教授Kaz Kawamura解释说。“但是直到最近，这都很难实现。”

珊瑚细胞是出了名的难以培养，所以以前科学家不得不依靠其他密切相关的海洋生物的实验系统，如海葵，来研究甲藻如何进入和离开细胞的机制。

直到2021年4月，该研究小组才取得了重大的飞跃，他们在《海洋生物技术》上报告说，他们已经成功地在培养皿中培养了来自石珊瑚(Acropora tenuis)幼虫的不同细胞系。

在这项研究中，科学家们专注于一个名为IVB5的珊瑚细胞系。这个品系中的许多细胞在形态、行为和基因活动方面与内胚层细胞有类似的特性。重要的是，在整个珊瑚生物体中，正是内胚层细胞在吞噬藻类。

科学家们将甲藻，Breviolum minutum，添加到一个含有IVB5珊瑚细胞的培养皿中。培养液中大约40%的珊瑚细胞迅速形成长长的、像手指一样的突起，伸出来接触甲藻。然后这些藻类被“吞噬”了，这个过程大约需要30分钟。

Satoh教授说："看到这一幕真是令人惊讶-这几乎是一场梦!"。

在接下来的几天里，细胞内的藻类要么被分解成碎片，要么被成功地封入细胞内的液泡中。对于研究人员来说，这暗示了这种关系可能是在几千年前开始的。

"可能最初，珊瑚的祖先吞噬了这些藻类，并将它们分解为食物。但是随着时间的推移，它们进化到利用这些藻类进行光合作用，"共同第一作者，高知大学的Satoko Sekida博士认为。

研究人员现在正在使用电子显微镜来获得珊瑚细胞如何吞噬甲藻的更详细图像。他们还在进行遗传学实验，以确定哪些珊瑚基因参与其中。

在这个阶段，含有藻类的珊瑚细胞在死亡前能存活一个月左右。在不久的将来，该团队希望实现稳定的培养，使珊瑚细胞和甲藻能够一起繁殖。

Satoh教授说：“这将是非常令人兴奋的，因为这样我们就可以提出新的问题，比如珊瑚在受到压力时如何反应。这可以让我们更全面地了解白化现象是如何发生的，以及我们如何能够减轻它。”

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