发现粘菌可以帮助保持珊瑚礁健康

如图所示的洛斯贾迪内斯德拉雷纳（Los Jardines de la Reina）等珊瑚礁中的微生物可能有助于保护珊瑚免受某些营养失衡的影响。

细菌清除了氮，潜在地防御了某些养分的超载。

几千年来，珊瑚在没有营养的水域中生存甚至繁衍。在健康的珊瑚礁中，水通常格外清澈，这主要是因为珊瑚找到了最佳利用其周围资源的方法。这些条件的任何变化都可能使珊瑚的健康状况失去平衡。

现在，麻省理工学院和伍兹霍尔海洋学研究所（WHOI）的研究人员与古巴的海洋学家和海洋生物学家合作，已经鉴定出生活在某些珊瑚粘液生物膜中的微生物，这些微生物可能有助于保护珊瑚免受某些营养失衡的影响。

研究小组发现这些微生物可以吸收并“清除”珊瑚周围的氮。在低浓度下，氮可能是珊瑚的必需养分，为珊瑚提供生长所需的能量。但是过量的氮，例如从富含氮的肥料向海洋中的淋溶，会触发藻类的繁殖。藻类可以比珊瑚争夺资源，而使珊瑚礁承受压力和褪色。

通过吸收过量的氮，新发现的微生物可以防止藻类竞争，从而充当它们所居住的珊瑚的微小保护者。虽然全球各地的珊瑚都在承受着广泛的压力，并因全球变暖而褪色，但似乎有些物种已经找到了保护自己免受其他与氮有关的压力源的方法。

“发现这些生物与珊瑚有关的方面之一是，珊瑚有一种自然的方法能够抵抗人为的影响，至少在氮的供应方面，这是一件好事，” Doherty的安德鲁·巴宾（Andrew Babbin）说。麻省理工学院地球，大气与行星科学系海洋利用助理教授。“这可能是珊瑚礁至少在某种程度上可以保护自己的一种非常自然的方式。”

巴宾和他的同事们在ISME杂志上报告了他们的发现。

研究人员在封闭的室内温育珊瑚碎片，以测量微生物活性的速率，如左图所示。麻省理工学院教授安德鲁·巴宾（Andrew Babbin）在右侧进行了孵化。

巴宾的小组研究海洋中的海洋生物如何循环氮（生命的关键元素）。海洋中的氮可以采取多种形式，例如氨，亚硝酸盐和硝酸盐。巴宾对研究缺氧环境中的氮如何循环或如何吸收（海洋中的低氧区域，也称为“死区”）特别感兴趣，在该区域中很少发现鱼类，微生物生活可以繁衍生息。

巴宾说：“没有足够的氧气供鱼类食用的地方，细菌开始做些不同的事情，这令我们感到兴奋。”“例如，他们可以开始消耗硝酸盐，这会对水的特定部分的生产力产生影响。”

死区不是海洋中仅有的细菌表现出氮固守行为的缺氧区域。低氧环境可以在较小的范围内找到，例如在生物膜中，即富含微生物的粘液，覆盖了从沉船船体到珊瑚礁的海洋表面。

“我们内部有生物膜，可以发生不同的厌氧过程，”巴宾指出。“珊瑚同样如此，它们会产生大量的粘液，从而成为氧气的阻滞屏障。”

尽管事实是珊瑚靠近地表并处于氧气可及的范围内，但巴宾想知道珊瑚泥是否会促进“缺氧性口袋”或低氧的集中区域，在这些区域中消耗硝酸盐的细菌可能会繁盛。

他向WHOI海洋微生物学家艾米·阿普里尔（Amy Apprill）提出了这个想法，并在2017年，研究人员与科学团队一起前往古巴巡游，阿普里尔计划在受保护的国家公园，雷丁花园或花园中研究珊瑚。女王的。

巴宾说：“这个保护区是加勒比海健康珊瑚的最后避难所之一。”“我们的希望是研究这些受影响较小的地区之一，以作为与珊瑚本身相关的氮循环动力学基线的基准，这将使我们能够了解人为干扰会对系统造成的影响。”

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在探索珊瑚礁时，科学家们从该地区丰富的珊瑚物种中提取了一些小样本。在船上，他们将每个珊瑚标本与自身的示踪剂氮一起在自己的海水中孵化，后者是海水中天然存在的分子的稍重形式。

他们将样品带回剑桥，并用质谱仪对其进行了分析，以测量氮分子的平衡如何随时间变化。根据样品中消耗或产生的分子的类型，研究人员可以估算氮减少并实质上反硝化或通过其他代谢过程增加的速率。

他们观察到几乎每个珊瑚样本中的反硝化率均高于大多数其他过程。珊瑚本身上的某些物质很可能占据了分子。

研究人员擦拭了每个珊瑚的表面，并在陪替氏培养皿上长出了粘稠的标本，他们检查了已知能代谢氮的特定细菌。这项分析揭示了大多数珊瑚样本中都存在多种净化氮的细菌。

巴宾说：“我们的研究结果表明，这些与珊瑚共生的生物具有清理当地环境的方法。”“有些珊瑚物种，例如脑珊瑚Diploria，表现出非常快速的氮循环，即使通过人为改变也非常耐寒，而整个加勒比地区形态粗糙的Acropora几乎没有氮循环。”

净化氮的微生物是否直接有助于珊瑚的健康尚不清楚。团队的结果是这种联系的第一个证据。展望未来，巴宾计划探索海洋的其他部分，例如热带太平洋，以了解其他珊瑚是否存在类似的微生物，以及细菌在多大程度上有助于保存其宿主。他的猜测是它们的作用类似于我们系统中的微生物。

巴宾说：“我们对人类微生物组的研究越多，我们就越意识到与我们生活在一起的生物确实会促进我们的健康。”“对于珊瑚礁来说，情况完全相同。定义珊瑚系统健康的是珊瑚微生物组。我们正在尝试做的是揭示什么新陈代谢是珊瑚系统内微生物网络的一部分。”

参考：安德鲁·R·巴宾，泰勒·塔马西，戴安娜·杜米特，劳拉·韦伯，玛丽亚·维多利亚·伊格莱西亚斯·罗德里格斯，莎拉·L·施瓦茨，梅克尔·阿门特罗斯，斯科特·D·万克尔和艾米·阿普里尔（Andrew R. Babbin，Tyler Tamasi，Diana Dumit，Laura Weber，MaríaVictoria IglesiasRodríguez，Sarah L. Schwartz，Maickel Armenteros，Scott D.Wankel和Amy Apprill ，2020年12月20日，ISME Journal.DOI：
10.1038 / s41396-020-00845-2

这项研究得到了MIT Sea Grant，西蒙斯基金会，MIT Montrym，Ferry和mTerra基金的部分支持，布鲁斯·海弗林格（Bruce Heflinger）的69岁，SM的71岁，博士的80岁的研究得到了部分支持。