珊瑚和昆蟲藻類是親密的伴侶或因全球變暖而"分離"

珊瑚礁生态系統是海洋中生物最豐富和生産力最高的生态系統之一，被稱為"海洋雨林"。作為珊瑚礁的"架構生物"，珊瑚礁珊瑚與昆蟲黃藻互利共生，珊瑚宿主為蠕蟲黃藻的細胞提供庇護和氮、磷和二氧化碳等無機養分，作為回報，藻類光合作用，大部分産品"共享"給珊瑚宿主，以滿足珊瑚的能量需求，促進珊瑚鈣化生長。健康的珊瑚礁珊瑚通常每平方厘米有數百萬個藻類。

然而，他們的關系正面臨全球氣候變化的嚴重威脅，其中最引人注目的是變暖和酸化。海水異常變暖會導緻珊瑚與藻類共生關系的崩潰，導緻珊瑚白化和死亡，而酸化會降低珊瑚鈣化的速率，這也會影響珊瑚珊瑚的正常生長發育，進而影響共生關系的穩定性。

昆蟲黃藻不僅有一種

長期以來，人們普遍認為黃疸隻有一種黃疸，直到20世紀70年代中期，基于行為，生理和微觀結構的研究表明存在多種共生藻類。現有研究證明，蚜蟲藻類具有豐富的遺傳多樣性，基于核糖體DNA序列可分為9組（A-I），現已将各譜系劃分為屬，各譜系按轉錄間隔将ITS2序列劃分為更多的亞型。不同類型的藻類具有明顯的生理特征，這反過來又影響共生系統的生理性能，包括光合作用生理學和對高溫和酸化的耐受性。其中，D型蠕蟲黃藻的耐熱性最好，與D型蠕蟲黃藻共生的礁珊瑚往往具有良好的耐高溫性，生活在渾濁、高溫等極端環境中。

在成蟲階段，珊瑚有許多類型的蠕蟲藻類，但通常隻有一種優勢類型，這種共生關系具有一定的可塑性，以幫助珊瑚适應環境變化。例如，在經曆高溫脅迫後，珊瑚可以通過重組體内已經存在的相對豐度的藻類或從外部世界獲得更具适應性的類型，将C線組至D組的優勢昆蟲藻類适應高溫。在所有的珊瑚中，大多數是排卵珊瑚，産生的雌雄配對者不含昆蟲黃藻，體外受精後發育成非共生态的漂浮幼蟲，漂浮的幼蟲附着在幼蟲上後逐漸生長發育，直到整個生命史結束。早期的共生積聚可能發生在幼蟲階段或附着在幼蟲階段之後，但真正的共生意義隻發生在幼蟲階段，幼蟲利用水中的共生藻類利用觸手和嘴巴的糖精毛輸送到體腔，由内層細胞識别， 吞咽形成穩定的共生，然後昆蟲黃藻繼續繁殖并集中在口闆和觸手的位置。

早期珊瑚與藻類的共生關系比成年珊瑚更靈活、更有活力。例如，鹿角珊瑚幼蟲在野外環境中一個月後可與多種昆蟲黃藻建立共生關系，許多類型在成蟲中不出現，幼蟲中所含的優勢昆蟲黃藻類型随生長發育而變化。

珊瑚礁環境水域中自由形态的蠕蟲藻類多樣性較高，珊瑚幼蟲最初擷取共生藻類很可能是随機的。然而，某些類型的蚜蟲藻類可以塑造珊瑚共生系統的早期生長和發展，并響應和适應環境壓力。例如，與C型蠕蟲藻共存的鹿角珊瑚幼蟲比與D型蠕蟲藻共存的鹿角珊瑚幼蟲生長和發育明顯快，而與D型蠕蟲黃藻共生的幼蟲對高溫的耐受性比與C型共生的幼蟲更強。

共生是珊瑚早期生命階段的一個裡程碑，從那時起，蠕蟲藻類一直在光合作用，并為珊瑚宿主提供額外的營養和能量供應，這對幼蟲的生存和環境适應性尤為重要。珊瑚的早期階段有可能根據發育過程中的生理需求和環境變化篩選合适類型的黃藻以獲得最佳條件。

不同的珊瑚對壓力敏感

氣候變化将如何影響珊瑚的早期共生，特别是海水的變暖和酸化？珊瑚幼蟲能否通過選擇特定的昆蟲藻類來調節共生共生體的生理狀态，以應對和适應這一過程中的變暖和酸化？不同種類珊瑚的适應潛力和政策有何不同？

考慮到這些問題，中國科學院南海海洋研究所黃琦研究小組研究了印度-太平洋兩種分布廣泛的珊瑚，即中間鹿角珊瑚和嬌嫩的平腦珊瑚，前者是敏感的分支珊瑚，後者是抗性珊瑚團。研究人員從兩個珊瑚中收集受精卵并将其繁殖到幼蟲中，然後在流體實驗培養系統中進行培養，通過控制海水溫度和pH值來研究兩種珊瑚幼蟲在變暖和酸化的影響下的早期共生積聚過程和生長。

研究發現，變暖延遲了兩種珊瑚的早期共生，而酸化作用不大，但不同的珊瑚物種對壓力不那麼敏感。增溫完全抑制了中間鹿角珊瑚早期共生的成功建立，同時對幼蟲無性萌發有明顯抑制作用，表明早期共生建立對支援幼蟲的生長發育起着重要作用;

此外，變暖會影響中鹿角珊瑚幼蟲對昆蟲藻類的選擇偏好，在常溫條件下，鹿角珊瑚幼蟲主要與蚜蟲黃藻C群建立共生關系，幼蟲在高溫條件下更傾向于選擇耐熱藻類D群;

此外，研究發現，在高溫條件下，參與中葉鹿角珊瑚幼蟲核糖體合成、光合作用和基底代謝過程的昆蟲黃藻的基因表達減少，表明雖然此時藻類可以進入中鹿角珊瑚，但其光合作用和新陳代謝受到抑制，不能大量繁殖，建立穩定互利的共生關系。

來源：科學日報