成像揭示了珊瑚用來(lái)控制藻類(lèi)共生體亞細(xì)胞環(huán)境的分子過(guò)程

加州大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的分子過(guò)程，珊瑚可以利用它來(lái)控制生活在其中的藻類(lèi)的亞細(xì)胞環(huán)境。

一種特殊的蛋白質(zhì)控制著晝夜波動(dòng)的氮和二氧化碳通過(guò)珊瑚的細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到藻類(lèi)。這個(gè)過(guò)程很重要，因?yàn)樯汉骱驮孱?lèi)生活在一種稱(chēng)為共生的互利關(guān)系中。盡管該團(tuán)隊(duì)希望找到這種蛋白質(zhì)，但他們無(wú)法預(yù)測(cè)他們觀(guān)察到的細(xì)胞內(nèi)區(qū)域的晝夜變化。

“我們表明，動(dòng)物宿主和生活在其中的植物之間的界面是一個(gè)動(dòng)態(tài)控制的微環(huán)境，”在斯克里普斯海洋學(xué)海洋生理學(xué)家 Martin Tresguerres 實(shí)驗(yàn)室工作的博士生 Angus Thies 說(shuō)。Thies 和他的合著者(包括加拿大曼尼托巴大學(xué)的科學(xué)家)在 3 月 11 日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上描述了對(duì)珊瑚與其共生藻類(lèi)之間細(xì)胞界面的首次直接觀(guān)察。該研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì) (NSF) 的資助，通過(guò)向 Tresguerres 提供資助和向 Thies 提供獎(jiǎng)學(xué)金。

直到最近，幾乎不可能獲得《科學(xué)進(jìn)展》中報(bào)道的發(fā)現(xiàn)。Tresguerres 的小組已經(jīng)投入數(shù)年時(shí)間探索如何最好地為顯微鏡科學(xué)準(zhǔn)備珊瑚。然而，取得這一成就的是該團(tuán)隊(duì)獲得了一種稱(chēng)為激光共焦超分辨率系統(tǒng)的設(shè)備，該設(shè)備由加州大學(xué)圣地亞哥分校的 Arthur M. 和 Kate E. Tode 海洋生物科學(xué)研究基金會(huì)資助。

該系統(tǒng)使團(tuán)隊(duì)能夠以比實(shí)驗(yàn)室以前的顯微鏡兩倍以上的分辨率對(duì)藻類(lèi)周?chē)纳汉髂みM(jìn)行成像。新系統(tǒng)可以隔離僅相距 120 納米的特征。相比之下，人的頭發(fā)有 90,000 納米厚。

“數(shù)十年的研究表明，珊瑚似乎可以調(diào)節(jié)它們向藻類(lèi)提供多少氮，”Tresguerres 說(shuō)。但如果藻類(lèi)接受過(guò)多的氮，它們可能會(huì)過(guò)快地生長(zhǎng)和繁殖，從而破壞共生關(guān)系。

就像人類(lèi)一樣，珊瑚的健康和疾病可以追蹤到細(xì)胞水平。當(dāng)細(xì)胞水平上的事情進(jìn)展順利時(shí)，珊瑚就會(huì)茁壯成長(zhǎng)。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致故障或疾病，可能包括“漂白”。我們所說(shuō)的共生界面可能是整個(gè)珊瑚礁上最重要的界面，最重要的膜。”

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