研究人员报告称深海蛤在能量下降时调整细菌伙伴关系

据Phys.org报道，香港科技大学海洋科学系讲座教授钱培元领衔的研究团队报告了深海化能合成共生关系——动物与微生物之间依靠化学能运行的伙伴关系——如何应对环境变化的研究结果。这项工作与国际伙伴合作完成，并发表在《科学进展》期刊上。论文题为“In situ evidence of tiered adaptations buffering a chemosynthetic clam holobiont against environmental sulfide fluctuations.”

据该报道，长期以来一直缺乏直接证据，说明深海共生生物如何适应波动环境，以及宿主与共生体如何共同维持系统稳定。团队聚焦于海马冷泉的优势深海蛤 Archivesica marissinica 及其硫氧化细菌共生体——与蛤共同生活、从硫化合物中获取能量的细菌。

海马冷泉包含处于不同发育阶段的渗漏位点，研究人员将其描述为研究生物对环境变化响应的“天然实验室”。这些蛤从原生沉积物中被移入移植笼，笼子位于海床上方约0.5米（1.6英尺）处，使其无法接触富含硫化氢的沉积物。据该报道，这一设置模拟了硫化氢可用性下降，导致能量和营养获取减少。

研究人员在HM-2和HM-3两个位点开展了移植研究，其中HM-2代表硫化氢严重受限，HM-3代表相对中度受限。他们将深海原位移植实验与原位样品固定相结合，并使用了分析基因、蛋白质和细胞结构的技术，包括宏基因组学、转录组学、蛋白质组学、定量PCR、原位杂交、透射电子显微镜和蛋白质结构预测。据该报道，硫化氢可用性下降首先触发了细菌共生体显著的代谢重编程。

研究人员描述了全生物体——宿主动物及其微生物伙伴——中的分层适应策略，涵盖共生体代谢、宿主对共生关系的调节以及资源运输。他们报告称，共生体的代谢灵活性，加上宿主对细菌共生体种群的精细调节，有助于维持宿主的能量稳定。该报道称，这些发现提供了原位证据，说明深海冷泉的化能合成全生物体在能量供应波动时如何保持韧性。

据该报道，除香港科技大学外，这项研究还涉及南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）、中国海洋大学、中国科学院海洋研究所和加拿大卡尔加里大学。它是两项联合国十年计划“CliMetS”和“MOCSI”框架下的一项成果。