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益生菌帮助实验室珊瑚在致命的热应激中存活下来

生活 时间:2021-09-03 11:50:48 匿名用户

变暖的海洋有可能将珊瑚礁从五彩缤纷的万花筒变成白化的瓦砾场。为了阻止这种降解,一些科学家正在探索一种令人惊讶的药膏:益生菌。

研究人员在 8 月 13 日发表在《科学进展》上的报告称,在模拟水族馆中模拟的热浪中,给珊瑚添加多种有益细菌可以避免死亡。相比之下,近一半的珊瑚接受了良性盐水溶液,却没有在同样的条件下存活下来。该研究提供了一个概念证明,即益生菌可以帮助一些珊瑚在热应激下存活。

“结果令人难以置信,”北卡罗来纳大学威尔明顿分校的微生物学家 Blake Ushijima 说,他没有参与这项研究。他说,这项工作为使用益生菌作为珊瑚药物提供了合法性,“但我们只是触及了表面。我们不明白这些有益微生物中有多少是如何发挥作用的。”

珊瑚不是单一实体,而是合作玩家的联盟。中心舞台是光合藻类,它们利用太阳的能量,为它们的动物宿主珊瑚虫提供能量。许多细菌也生活在珊瑚中,许多细菌通过循环养分或对抗病原体来支持宿主。珊瑚和它们的微生物伙伴统称为珊瑚“全息生物”,它们构成了地球上生物多样性最丰富的生态系统之一的基石

不断恶化的海洋热浪正在测试健康全息生物的完整性(SN:4/10/18)。在热应激下,珊瑚的藻类会喷出有毒化学物质,促使息肉将它们排出体外。这个过程被称为漂白,可以杀死珊瑚(SN:10/18/16)。例如,2016 年的热浪导致大堡礁北部29%的浅水珊瑚白化。细菌群落在热应激下也会发生变化,从而破坏了某些细菌提供的益处。

“总的来说,我们看到共生关系破裂,所有微生物都开始挣扎,”沙特阿拉伯图瓦尔国王阿卜杜拉科技大学的海洋生态学家 Raquel Peixoto 说。她和她的同事之前表明,在实验室实验中,用精心调制的益生菌鸡尾酒处理珊瑚可以减轻珊瑚白化。这很好,她说,“但我们想知道我们是否可以保护他们免于死亡。”

海洋生态学家 Raquel Peixoto 从红海的野生珊瑚中收集微生物。她的研究重点是用益生菌治疗受热应激的珊瑚。海伦娜·维莱拉

在最近的设置中,研究人员模拟了跨越 10 个水族馆的海洋热浪,每个水族馆都有四个Mussismilia hispida石珊瑚碎片 ,将温度升高到 30°C 持续 10 天,然后又回到 26°C。一半的珊瑚在热浪期间每三天和之后每五天被喷洒六种来自M. hispida 的细菌菌株,而另一半则接受盐水处理。在 75 天的过程中,Peixoto 和她的同事测量了珊瑚的健康状况和全息生物代谢活动的变化,以及基因的开启和关闭。

两组的珊瑚都变白了,但益生菌治疗最终奏效了。虽然 40% 的盐水处理珊瑚死于高温,但所有沐浴在细菌中的珊瑚都幸存了下来。“这令人惊讶且非常令人兴奋,”Peixoto 说。研究人员发现,益生菌似乎通过诱导宿主的遗传和代谢变化来帮助珊瑚恢复,这些变化与抑制炎症和允许受损细胞自我重建有关。

南卡罗来纳大学博福特分校的海洋生物学家金伯利·里奇(Kimberly Ritchie)没有参与这项研究,他说:“气候变化对珊瑚的影响比它们适应的速度更快,”但它们的微生物伙伴可以更快地对变化做出反应。她说,益生菌治疗可能会引起这种变化,可能“为珊瑚争取更多时间”。

Peixoto 和她的同事计划超越水族馆,从 8 月中旬开始实验,看看益生菌是否可以帮助野生珊瑚。但一些科学家对添加的细菌的最终效用持怀疑态度,尤其是对于拥有数百种珊瑚物种的大型珊瑚礁而言。“益生菌现在很性感,”卡内奥赫夏威夷海洋生物学研究所的分子生态学家 Ty Roach 说。“我可以想象这将是一个很好的方法的场景……但我认为他们不会拯救珊瑚礁。”

例如,将益生菌应用于拥有数百种珊瑚物种的大型珊瑚礁似乎在逻辑上具有挑战性,罗奇说。并且可能会产生意想不到的后果。“对一种珊瑚有益的东西可能对其他珊瑚或生物体不利,”罗奇说。“对于像珊瑚礁这样复杂的生态系统,我无法在没有一些不可预见的、可能有害的影响的情况下大规模地这样做。”

Peixoto 说,这里使用的益生菌经过仔细筛选,没有使用已知对生命有害的菌株。总的来说,益生菌“不会是灵丹妙药,”她说。唯一能拯救珊瑚礁的是减少二氧化碳排放以减少全球变暖。“但我们仍然需要恢复和康复来应对我们现在的现实,”她说,益生菌显示出前景。

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