珊瑚礁是错综复杂的生态系统，物种之间有着复杂的关系，其中每一种生物——从微小的细菌到巨型蛤蜊——都在维持珊瑚礁的健康方面发挥着至关重要的作用。

我们的新研究揭示了珊瑚礁的另一层复杂性。

我们发现珊瑚组织内存在两种细菌群，奇怪的是，其中包括引起衣原体的细菌的近亲。

这些发表在《科学进展》杂志上的新发现表明，这些细菌可能与其珊瑚宿主相互作用，也可能彼此相互作用。需要进一步的工作来了解这些相互作用对珊瑚是有益还是有害。

珊瑚微生物组

就像人类一样，珊瑚拥有与其健康密切相关的多样化细菌微生物组。因此，了解珊瑚和细菌之间的复杂关系对于了解珊瑚的功能至关重要。

细菌可以通过多种生物过程帮助珊瑚，例如氮或硫的移动和加工，或保护珊瑚免受病原体侵害的抗菌化合物的产生。虽然大多数这些细菌生活在覆盖珊瑚表面的粘液层中，但一些细菌存在于珊瑚组织内部。

关于组织相关细菌的信息很少，但它们可能是珊瑚微生物组中最重要的成员之一。

为了了解更多信息，样本取自位于汤斯维尔的澳大利亚海洋科学研究所对大堡礁珊瑚物种Pocilloporaacuta进行的长期实验。这些样本被运送到我们位于墨尔本大学的实验室，以研究难以捉摸的组织相关细菌。

大海捞针

第一个挑战是观察细菌——它们非常小。

为此，我们使用了一种称为“荧光原位杂交”的技术。本质上，我们在珊瑚中添加了荧光探针，专门与细菌结合。当被激光束激发时，这些探针(以及细菌)会发光。

我们发现细菌在我们珊瑚的触须中形成了大群。为什么在触角里?我们真的不知道，但我们认为这可能与营养或防御有关，因为触手参与捕捉猎物和击退掠食者。

找到这些细菌簇后，我们想知道它们是哪种细菌。通常，为了识别珊瑚的细菌微生物组，珊瑚样本被粉碎，所有细菌的DNA被测序并与其他已知细菌的DNA进行比较。

然而，我们只对触手簇中的细菌感兴趣，因此这项技术不起作用，因为它无法区分组织、粘液、肠道、骨骼等中的细菌。

相反，我们使用一种称为“激光捕获显微切割”的技术来精确切出非常小的组织部分，例如细菌形成的簇。通过这种技术，我们可以专门对组织相关细菌进行取样并对它们的DNA进行测序以识别它们并了解它们的功能。

激光捕获显微切割前后的细菌聚集体(红色)，该技术允许从组织切片中进行非常具体的采样。图片来源：贾斯汀·梅尔。

珊瑚会感染衣原体吗?

我们在珊瑚触手的聚集体中发现了两种类型的细菌。

一个是衣原体的成员，这是一种细菌目，包含导致哺乳动物衣原体感染的病原体。这是一个令人惊讶的发现，因为以前从未在珊瑚中报告过衣原体感染。

众所周知，衣原体以三磷酸腺苷(称为ATP，这是细胞中能量转移的主要来源)的形式从宿主那里窃取能量。这种能量寄生是这些细菌在哺乳动物(如人类和考拉)中引起疾病​​的基础。

我们与奥地利维也纳大学的衣原体专家AstridCollingro博士和MatthiasHorn教授合作，证明这种细菌依赖珊瑚提供的营养和能量才能生存。

此外，这个物种也有可能从其他珊瑚相关细菌中获取营养和能量——这是我们以前从未见过的。

对于我们这些努力了解珊瑚生物学的一切的人来说，生活在珊瑚组织内的细菌相互作用的可能性是非常令人兴奋的。

虽然这些新型衣原体与哺乳动物病原体有许多相似之处，但今年晚些时候Maire博士将在访问维也纳大学期间研究它们对珊瑚有害还是有益。

迈向基于微生物组的保护方法

珊瑚组织中存在的其他细菌属于Endozoicomonas属。众所周知，这些细菌广泛存在于珊瑚中，通常被认为是有益的。

在我们的研究中，我们发现Endozoicomonas可以产生多种B族维生素和抗菌化合物，证实它有可能为其珊瑚宿主提供益处，因为珊瑚本身无法产生某些B族维生素。

珊瑚受到一系列因素的威胁，包括气候变化。事实上，据估计，如果不采取重大干预措施，到2035年大多数珊瑚礁将消失。拯救这些珊瑚礁将需要新的珊瑚保护和恢复方法。

一种潜在的解决方案涉及益生菌。就像我们吃富含益生菌的酸奶来改善我们的肠道健康一样，给珊瑚接种有益细菌可以提高它们对高温的抵抗力。

但在实施这些基于微生物组的解决方案之前，我们需要准确了解珊瑚相关细菌的功能。

像我们这样的研究开始揭示珊瑚和细菌如何相互作用，以及珊瑚益生菌是否是保护这些重要而美丽的生态系统的一种选择。

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