海藻和海slu on依靠有毒細(xì)菌來抵御掠食者

生活在珊瑚礁上的植物，動物甚至微生物已經(jīng)發(fā)展出各種各樣的防御策略來保護(hù)自己免受掠食者的侵害。有些人有身體防御，如刺和偽裝。其他人有專門的行為 - 比如魷魚榨墨 - 讓他們逃脫。柔軟或固定的生物，如海綿，藻類和海鞘，經(jīng)常使用有害或有毒的有毒化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)自己。

一些不能制造自己的化學(xué)武器的動物以有毒生物為食，偷走了它們的化學(xué)防御物，對它們產(chǎn)生了抵抗力。這樣做的一種動物是生活在夏威夷周圍的珊瑚礁上的海slu and，并用有毒的Bryopsis藻類進(jìn)行用餐。海洋科學(xué)家懷疑這種毒素是由一種生活在藻類中的細(xì)菌制成的，但他們剛剛發(fā)現(xiàn)了這種物種，并且揭示了 slu ,,海藻和微生物之間的復(fù)雜關(guān)系。

最終，有毒化學(xué)物質(zhì)允許捕食者和獵物在珊瑚礁上共存，增加其多樣性。這很重要，因為不同的生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定，更有彈性。更好地了解多樣性的驅(qū)動因素將有助于珊瑚礁管理和保護(hù)。

作為海洋科學(xué)家，我們也研究海洋中的化學(xué)防御。我們佐治亞理工學(xué)院的實驗室小組探討了海洋生物如何使用化學(xué)信號來解決競爭，疾病，捕食和繁殖等關(guān)鍵問題。這就是我們對這種新細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)感到特別興奮的原因。

威廉·哈珀·皮斯(William Harper Pease)在1871年對該物種的原始描述中描繪了Elysia rufescens。圖片來源：https：//en.wikipedia.org/wiki/Elysia_rufescens

化學(xué)防御的起源

在雜志上發(fā)表的報告科學(xué)，研究人員在普林斯頓大學(xué)和馬里蘭大學(xué)發(fā)現(xiàn)一組充分研究的有毒防御物質(zhì)中，kahalalides，實際上是由一個生產(chǎn)海藻的一個特定物種的細(xì)胞內(nèi)生活的細(xì)菌。

在科學(xué)界早就推測細(xì)菌可能是負(fù)責(zé)生產(chǎn)的kahalalides。因此，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生kahalalide的細(xì)菌 - 屬于黃桿菌屬 - 已經(jīng)解決了長期存在的科學(xué)謎團(tuán)。

Bryopsis為細(xì)菌提供了安全的環(huán)境和生命所必需的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元以及制造kahalalides。作為回報，細(xì)菌產(chǎn)生藻類的毒素，保護(hù)它們免受饑餓的魚類沖刷珊瑚礁。但是海藻并不是唯一受益于這種安排的生物。

最初在20世紀(jì)90年代初發(fā)現(xiàn)的kahalalides 也保護(hù)了消耗它的海slu E(Elysia rufescens)。海slu the從藻類中積累毒素，然后保護(hù)它們免受捕食者的侵害。

發(fā)現(xiàn)細(xì)菌和海藻之間的共生以產(chǎn)生化學(xué)防御是值得注意的。有許多細(xì)菌生活在無脊椎動物細(xì)胞(如海綿)和制造有毒化學(xué)物質(zhì)的例子中，但是生活在海藻細(xì)胞中產(chǎn)生毒素的細(xì)菌的伙伴關(guān)系是不尋常的。

這一發(fā)現(xiàn)為我們理解生成塑造珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)的生態(tài)關(guān)系類型增添了新的內(nèi)容。

我們的實驗室擁有一支由海洋化學(xué)家，微生物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家組成的熱情的多學(xué)科團(tuán)隊，致力于了解化學(xué)品如何促進(jìn)海洋環(huán)境中物種之間的相互作用。

我們還利用生態(tài)學(xué)的見解指導(dǎo)從海洋生物中發(fā)現(xiàn)新型藥物。海洋生物與其環(huán)境相互作用的化學(xué)物質(zhì)，包括保護(hù)它們免受捕食者侵害的毒素，往往顯示出有前途的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。事實上，毒性最大的kahalalide，kahalalide F，一直是治療癌癥和牛皮癬的臨床試驗的焦點(diǎn)。

目前，我們與南太平洋大學(xué)Katy Soapi領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組合作，在斐濟(jì)和所羅門群島進(jìn)行實地考察。在那里你可以找到我們潛水進(jìn)行生態(tài)實驗或收集藻類和珊瑚微生物帶回實驗室學(xué)習(xí)。

在我們的野外工作過程中，我們有機(jī)會觀察到Bryopsis，并被它的可愛程度所震驚，它以鮮艷的綠色與珊瑚礁的粉紅色，灰色，棕色和藍(lán)色相映成趣。

kahalalides的故事是一個很好的提醒，即使海藻相關(guān)的細(xì)菌可能是人眼看不到的，捕食捕食者，微生物及其化學(xué)物質(zhì)在塑造珊瑚礁結(jié)構(gòu)和多樣性方面發(fā)揮著重要作用，允許有機(jī)體在面對掠奪。