认识虫黄藻

  

虫黄藻

虫黄藻

珊瑚作为一种动物能够兴盛至今很大程度上要归功于共生在它体内的单细胞藻类——虫黄藻。珊瑚提供给虫黄藻保护、营养盐,虫黄藻提供给珊瑚光合作用产生的糖等物质,可以说是和谐的一批。(作者:李琰)

  就像普通人通常不知道珊瑚不是一种生物而是一个庞大的家族一样,很多对珊瑚有一定了解的人也不太知道虫黄藻也是一个庞大的家族,但是一直以来这个家族的分类是有些简单粗暴而且混乱的。与一般的生物学分类分成界门纲目科属种不同,共生虫黄藻一般是分在Symbiodinium属,然后没有直接分成不同的种,而是分成了A B C D E F G H I九个系群(clade),比如最常见的clade C,而之下还分成了亚系群(sub-clade)甚至株系(strain)(中文名称翻译可能有些错误),而只有22种被定了种,潜在的物种却有几百种之多。

  可以说每颗珊瑚都有自己独特的虫黄藻组成,也许这棵有10%的C,90%的D,旁边那颗同种的珊瑚就有95%的D,5%的B。甚至同一棵珊瑚不同部位的虫黄藻组成都有不同。而虫黄藻组成的不同对珊瑚生理功能和对外界变化的响应都有很大的影响,所以虫黄藻系群的研究也是目前的重要研究热点。

  最近虫黄藻研究的大牛Todd LaJeunesse最近在Cell子刊current biology上试图梳理了这个情况。

  也许有人奇怪,虫黄藻那么小小一个几微米大长得又都圆圆的是如何分出来区别的呢。

  其实不同的虫黄藻区别还是很大的

  比如大小

  不同系群的虫黄藻大小可能会差几倍甚至几十倍之多

  而在我们这些路人的眼里看起来长得都一样的小球球其实在真正的行家眼里长得可也是完全不一样的,当然一般来说主要比较能够容易分出来的是clade C

  当然,最根本的,也是最多科学家使用的(因为能够有把握肉眼分虫黄藻的人还真是不多)的分类方法,还是靠分子手段。这篇文章最终也是依靠了分子手段解决这些问题。

  文章首先使用molecular clock确定了虫黄藻最早开始开始分化是始于大约一亿六千万年前的中生代,应该说这个估算的时间是远远早于原先的研究的。而且发现早期的共生珊瑚在侏罗纪末期还经历过一次灭绝。

  然后家族依然越来越兴盛,直到现在分出了九个系群。

  然后根据分子,形态学,生理学和生态学数据,Todd LaJeunesse等提出共生藻Symbiodinium属应当被提升成Symbiodiniaceae科,进化上不同的共生藻”系群(clade)”应当被分成属。除了基因组成的巨大差异外,每个属在物种多样性,生态广度(例如,宿主范围多样性和差异)和生物地理分布方面具有显着差异。

  也就是说变成了九个属,Todd LaJeunesse等给其中七个命了名,除了原有一个属名保留意以外,也就是命了六个新名字出来,这六个新名字的首字母都跟原来的系群序号是一样的。羡慕ing。好想有一堆的命名机会啊。

  当然这些属也不是中央已经决定了,最终可能会分出15个以上的属出来。

  clade A,变成了Symbiodinium属,也就是原来这个属的名字,包括从共生到机会主义或自由生活的很多种虫黄藻。全球都有。属名的意思是共生、旋转

  clade B,变成了Breviolum属,这个属名的意思是短、小。一般共生在软珊瑚、硬珊瑚里,经常在高纬度的珊瑚里发现。

  clade C,变成了Cladocopium属,这个属名的意思是分支、充足,这个属应该说是虫黄藻种种类最丰富,分布最广泛也是被研究的最多的一个属了(人家名字都叫充足了),在很多常见的珊瑚中占主导地位的就是这个属的虫黄藻,也发现跟其他刺胞动物,砗磲,纤毛虫,扁虫,有孔虫和海绵共生。

  但是这个属的虫黄藻大多抗热胁迫的能力比较弱,容易在升温过程中白化,但是也不是所有clade C的珊瑚抗热能力就差,也有研究表明生活在炎热的浅礁池的珊瑚里C和D的抗热能力是没什么区别的[1],还有研究表明在极其热的红海、波斯湾的珊瑚中有一种clade C的被定名为Symbiodinum thermophilum的虫黄藻有很高的丰度。这些研究都说明这个属的虫黄藻一样是可以进化出很强的抗热能力的,只是目前的问题是现在留给珊瑚、虫黄藻的时间还够不够他们去进化。

  clade D,变成了Durusdinium属,这个属名的意思是强硬、旋转,这个属就有意思了,对温度和浊度的抗性都非常高,抗逆性很强,搞不好是未来珊瑚礁能够免于被气候变暖毁灭的关键。

  clade E,变成了Effrenium属,这个属名的意思是自由生活(living unstrained),目前只有一个种E.voratum,从名字也看得出来是营自由生活的,不共生。体积是虫黄藻中最大的,一般分布在亚热带、温带。

  clade F中的Fr5 sub-clade,变成了Fugacium属,这个属名的意思是短暂的,这个属的虫黄藻目前主要发现共生在有孔虫中,还有几种非共生的物种。这个clade F里面有很多sub-clade,比如Fr2、Fr3、Fr4,因为这几个sub-clade之间遗传距离还是蛮远的,未来可能每个亚系群都被分成一个属。

  clade G中的Metazoan-Specific Sub-clade,变成了Gerakladium属,这个属名的意思是旧的、分支,有跟珊瑚和海绵共生的,也有营浮游和底栖自由生活的。

  当然这个框架目前还尚未完全搭好,未来还会分出很多个新属出来。(光语生物科技有限公司实验室出售优质虫黄藻藻种)

  参考文献:

  [1]LaJeunesse et al.Systematic Revision of Symbiodiniaceae Highlights the Antiquity and Diversity of Coral Endosymbionts[J],Current Biology,2018.

  [2]Palumbi S R,Barshis D J,Traylorknowles N,et al.Mechanisms of reef coral resistance to future climate change.[J].Science,2014,344(6186):895-8.

  [3]Hume B C,Voolstra C R,Arif C,et al.Ancestral genetic diversity associated with the rapid spread of stress-tolerant coral symbionts in response to Holocene climate change.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2016,113(16):4416.

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