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在鱼友们的认知里，鱼缸里的细菌一直就是要么硝化反硝化，要么就是用来分解排泄物。但是我一直反复强调微生物在珊 瑚的生理活动中起到的重要、多样的作用是远远超出对此没什么认知的普通人的想象的。
之前的珊 瑚微生物领域的研究里很少有能够把某类细菌讲的比较细的，我又懒得费劲去写个比较细的综述，正好最近看到新发表了一篇文章针对一种细菌对共生珊 瑚宿主响应的论文，我觉得可以让大家很好的理解这个过程，就拿来跟大家分享一下。
文章名为《Coral holobiont cues prime Endozoicomonas for a symbiotic lifestyle》，发表在大名鼎鼎的ISME journal上，微生物领域非常牛逼的杂志了。
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（上图引自：https://microbiologycommunity.na ... l-scavenger-buddies）
文章主要内容做的是一种Endozoicomonas内生单胞菌对珊 瑚宿主的响应。
如上图所示，内生单胞菌属的细菌是一类在很多种海洋生物尤其无脊椎动物中能够广泛发现的细菌，一般都认为，内生单胞菌在这些生物中是作为一种重要的共生细菌存在的，像在珊 瑚里它们能在组织细胞间形成一坨小的群落生活在那里，那么它到底扮演了什么样的角色呢。
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如上图所示，这个研究就从粗野鹿角珊 瑚（Acropora humilis，也就是俗称的玉米）中先通过16S测定了它的微生物群落组成 ，然后从里面分离纯化培养出一种内生单胞菌。其实这个研究里纯化培养内生单胞菌是最困难的一步，因为海洋细菌里只有极少数的种类是能够被纯化培养的，这一种珊 瑚里其实就有很多种内生单胞菌，最后就培养了一种出来，作者在文章里也提到在另外两种珊 瑚里也试图纯化培养内生单胞菌但是都没有成功，可以看出来要纯化培养海洋细菌不是什么容易的事情。纯化培养出细菌后一方面测定其全基因组，另一方面呢把细菌加到无菌的珊 瑚组织提取液中，而对照组加到无菌海水中（简单的说就是让细菌以为自己处在珊 瑚的体内，看它有什么反应，当然这个实验设计上我觉得还是有一定缺陷的，这个就不多讨论了），然后测定其转录组和蛋白质组看它在基因表达上有什么反应。结果如下。
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从16S来看，珊 瑚中普遍测到了很高丰度的内生单胞菌（柱状图里浅蓝色的），平均占到了所有微生物的37.9%，可以说肯定是非常重要的共生细菌了。要注意的是这38.9%包含了很多种的内生单胞菌，分别用序列比对和qPCR绝对定量来算的话，纯化培养的这种内生单胞菌的丰度分别占总细菌的2.8%和1.1%，就是说这一种细菌占珊 瑚细菌总量的1-3%左右，以单种来讲的话占比也算是比较高了。
那么这么多的这种细菌在珊 瑚里可能起到什么作用呢，从全基因组分析、转录组和蛋白质组分析来看（以下图表就是结果，但是考虑到绝大部分读者应该看不懂我就直接讲结果，但是数据图放在最下面大家想看可以自己慢慢看），这种内生单胞菌在以为自己处于共生的珊 瑚组织中之后它启动了这样的几类响应。
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1、运动功能下调，特别是鞭毛输出和组装基因fliR、flhA、fliH、fliO，它们是鞭毛 III 型分泌装置的一部分。鞭毛组装基因的表达减少或鞭毛结构修饰是细菌对定居和定殖的常见反应。
简单的说就是这类细菌既可以营自由生活，就是可以在水体里生活也可能可以附着在一些如礁石、沉积物的基质上生活，也可以与珊 瑚宿主共生生活。那它们在自由生活的时候自然是需要可以游动的鞭毛的，而当他们找到了合适的宿主以后，在他们的身体里定居下来自然就不需要纤毛了，就可以减弱鞭毛的作用了。
2、肝配蛋白受体结合域 EFNB2、锚蛋白、丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serpins）上调，研究表明锚蛋白可能是真核生物-原核生物相互作用的调节物质，类似的机制参与了珊 瑚-内生单胞菌共生体的建立，肝配蛋白受体结合域 EFNB2也被认为与建立共生有关。Serpins则被认为可以抑制宿主丝氨酸蛋白酶和肽酶，可以避免被宿主消化。
简单的说就是，他首先需要避免被宿主给弄死，然后再告诉宿主珊 瑚，我是好人，不要开枪，咱们一起生活互惠互利。
3、与氨基酸代谢相关的基因的差异表达表明该细菌可能对宿主组织提取物中的氨基酸及其前体有反应，这个既可能说明这种共生细菌参与了珊 瑚的氨基酸代谢，也可能只是简单的因为因为发现有氨基酸了，就开始代谢了。还有脂肪酸的一些表达差异也是同理。
4、维生素和其他辅助因子的生物合成以及能量代谢相关的过程在该菌中显着富集。
简单的说就是，动物和大多数藻类，包括甲藻，对 B 族维生素是营养缺陷型的，意思就是说他们自己没法合成维生素B族。所以珊 瑚和虫黄藻要得到B族维生素，要么就跟人一样靠吃东西，那很多珊 瑚的捕食能力其实是很差的，那如果无法从食物里获得足够的B族维生素怎么办呢。对，那就靠共生微生物合成了提供给他们就好了嘛。所以提供B族维生素给宿主可能是内生单胞菌起到的重要共生功能。
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参考文献：
Pogoreutz, C., Oakley, C.A., Rädecker, N.et al.Coral holobiont cues primeEndozoicomonasfor a symbiotic lifestyle.ISME J(2022). https://doi.org/10.1038/s41396-022-01226-7
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发表于 2022-5-9 18:03:02
