珊瑚和昆虫藻类是亲密的伴侣或因全球变暖而"分离"

珊瑚礁生态系统是海洋中生物最丰富和生产力最高的生态系统之一，被称为"海洋雨林"。作为珊瑚礁的"框架生物"，珊瑚礁珊瑚与昆虫黄藻互利共生，珊瑚宿主为蠕虫黄藻的细胞提供庇护和氮、磷和二氧化碳等无机养分，作为回报，藻类光合作用，大部分产品"共享"给珊瑚宿主，以满足珊瑚的能量需求，促进珊瑚钙化生长。健康的珊瑚礁珊瑚通常每平方厘米有数百万个藻类。

然而，他们的关系正面临全球气候变化的严重威胁，其中最引人注目的是变暖和酸化。海水异常变暖会导致珊瑚与藻类共生关系的崩溃，导致珊瑚白化和死亡，而酸化会降低珊瑚钙化的速率，这也会影响珊瑚珊瑚的正常生长发育，进而影响共生关系的稳定性。

昆虫黄藻不仅有一种

长期以来，人们普遍认为黄疸只有一种黄疸，直到20世纪70年代中期，基于行为，生理和微观结构的研究表明存在多种共生藻类。现有研究证实，蚜虫藻类具有丰富的遗传多样性，基于核糖体DNA序列可分为9组（A-I），现已将各谱系划分为属，各谱系按转录间隔将ITS2序列划分为更多的亚型。不同类型的藻类具有明显的生理特征，这反过来又影响共生系统的生理性能，包括光合作用生理学和对高温和酸化的耐受性。其中，D型蠕虫黄藻的耐热性最好，与D型蠕虫黄藻共生的礁珊瑚往往具有良好的耐高温性，生活在浑浊、高温等极端环境中。

在成虫阶段，珊瑚有许多类型的蠕虫藻类，但通常只有一种优势类型，这种共生关系具有一定的可塑性，以帮助珊瑚适应环境变化。例如，在经历高温胁迫后，珊瑚可以通过重组体内已经存在的相对丰度的藻类或从外部世界获得更具适应性的类型，将C线组至D组的优势昆虫藻类适应高温。在所有的珊瑚中，大多数是排卵珊瑚，产生的雌雄配对者不含昆虫黄藻，体外受精后发育成非共生态的漂浮幼虫，漂浮的幼虫附着在幼虫上后逐渐生长发育，直到整个生命史结束。早期的共生积聚可能发生在幼虫阶段或附着在幼虫阶段之后，但真正的共生意义只发生在幼虫阶段，幼虫利用水中的共生藻类利用触手和嘴巴的糖精毛输送到体腔，由内层细胞识别， 吞咽形成稳定的共生，然后昆虫黄藻继续繁殖并集中在口板和触手的位置。

早期珊瑚与藻类的共生关系比成年珊瑚更灵活、更有活力。例如，鹿角珊瑚幼虫在野外环境中一个月后可与多种昆虫黄藻建立共生关系，许多类型在成虫中不出现，幼虫中所含的优势昆虫黄藻类型随生长发育而变化。

珊瑚礁环境水域中自由形态的蠕虫藻类多样性较高，珊瑚幼虫最初获取共生藻类很可能是随机的。然而，某些类型的蚜虫藻类可以塑造珊瑚共生系统的早期生长和发展，并响应和适应环境压力。例如，与C型蠕虫藻共存的鹿角珊瑚幼虫比与D型蠕虫藻共存的鹿角珊瑚幼虫生长和发育明显快，而与D型蠕虫黄藻共生的幼虫对高温的耐受性比与C型共生的幼虫更强。

共生是珊瑚早期生命阶段的一个里程碑，从那时起，蠕虫藻类一直在光合作用，并为珊瑚宿主提供额外的营养和能量供应，这对幼虫的生存和环境适应性尤为重要。珊瑚的早期阶段有可能根据发育过程中的生理需求和环境变化筛选合适类型的黄藻以获得最佳条件。

不同的珊瑚对压力敏感

气候变化将如何影响珊瑚的早期共生，特别是海水的变暖和酸化？珊瑚幼虫能否通过选择特定的昆虫藻类来调节共生共生体的生理状态，以应对和适应这一过程中的变暖和酸化？不同种类珊瑚的适应潜力和策略有何不同？

考虑到这些问题，中国科学院南海海洋研究所黄琦研究小组研究了印度-太平洋两种分布广泛的珊瑚，即中间鹿角珊瑚和娇嫩的平脑珊瑚，前者是敏感的分支珊瑚，后者是抗性珊瑚团。研究人员从两个珊瑚中收集受精卵并将其繁殖到幼虫中，然后在流体实验培养系统中进行培养，通过控制海水温度和pH值来研究两种珊瑚幼虫在变暖和酸化的影响下的早期共生积聚过程和生长。

研究发现，变暖延迟了两种珊瑚的早期共生，而酸化作用不大，但不同的珊瑚物种对压力不那么敏感。增温完全抑制了中间鹿角珊瑚早期共生的成功建立，同时对幼虫无性萌发有明显抑制作用，表明早期共生建立对支持幼虫的生长发育起着重要作用;

此外，变暖会影响中鹿角珊瑚幼虫对昆虫藻类的选择偏好，在常温条件下，鹿角珊瑚幼虫主要与蚜虫黄藻C群建立共生关系，幼虫在高温条件下更倾向于选择耐热藻类D群;

此外，研究发现，在高温条件下，参与中叶鹿角珊瑚幼虫核糖体合成、光合作用和基底代谢过程的昆虫黄藻的基因表达减少，表明虽然此时藻类可以进入中鹿角珊瑚，但其光合作用和新陈代谢受到抑制，不能大量繁殖，建立稳定互利的共生关系。

来源：科学日报