海藻和海slu on依靠有毒細菌來抵御掠食者

生活在珊瑚礁上的植物，動物甚至微生物已經(jīng)發(fā)展出各種各樣的防御策略來保護自己免受掠食者的侵害。有些人有身體防御，如刺和偽裝。其他人有專門的行為 - 比如魷魚榨墨 - 讓他們逃脫。柔軟或固定的生物，如海綿，藻類和海鞘，經(jīng)常使用有害或有毒的有毒化學物質(zhì)來保護自己。

一些不能制造自己的化學武器的動物以有毒生物為食，偷走了它們的化學防御物，對它們產(chǎn)生了抵抗力。這樣做的一種動物是生活在夏威夷周圍的珊瑚礁上的海slu and，并用有毒的Bryopsis藻類進行用餐。海洋科學家懷疑這種毒素是由一種生活在藻類中的細菌制成的，但他們剛剛發(fā)現(xiàn)了這種物種，并且揭示了 slu ,,海藻和微生物之間的復雜關系。

最終，有毒化學物質(zhì)允許捕食者和獵物在珊瑚礁上共存，增加其多樣性。這很重要，因為不同的生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定，更有彈性。更好地了解多樣性的驅(qū)動因素將有助于珊瑚礁管理和保護。

作為海洋科學家，我們也研究海洋中的化學防御。我們佐治亞理工學院的實驗室小組探討了海洋生物如何使用化學信號來解決競爭，疾病，捕食和繁殖等關鍵問題。這就是我們對這種新細菌的發(fā)現(xiàn)感到特別興奮的原因。

威廉·哈珀·皮斯(William Harper Pease)在1871年對該物種的原始描述中描繪了Elysia rufescens。圖片來源：https：//en.wikipedia.org/wiki/Elysia_rufescens

化學防御的起源

在雜志上發(fā)表的報告科學，研究人員在普林斯頓大學和馬里蘭大學發(fā)現(xiàn)一組充分研究的有毒防御物質(zhì)中，kahalalides，實際上是由一個生產(chǎn)海藻的一個特定物種的細胞內(nèi)生活的細菌。

在科學界早就推測細菌可能是負責生產(chǎn)的kahalalides。因此，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生kahalalide的細菌 - 屬于黃桿菌屬 - 已經(jīng)解決了長期存在的科學謎團。

Bryopsis為細菌提供了安全的環(huán)境和生命所必需的化學結構單元以及制造kahalalides。作為回報，細菌產(chǎn)生藻類的毒素，保護它們免受饑餓的魚類沖刷珊瑚礁。但是海藻并不是唯一受益于這種安排的生物。

最初在20世紀90年代初發(fā)現(xiàn)的kahalalides 也保護了消耗它的海slu E(Elysia rufescens)。海slu the從藻類中積累毒素，然后保護它們免受捕食者的侵害。

發(fā)現(xiàn)細菌和海藻之間的共生以產(chǎn)生化學防御是值得注意的。有許多細菌生活在無脊椎動物細胞(如海綿)和制造有毒化學物質(zhì)的例子中，但是生活在海藻細胞中產(chǎn)生毒素的細菌的伙伴關系是不尋常的。

這一發(fā)現(xiàn)為我們理解生成塑造珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的化學物質(zhì)的生態(tài)關系類型增添了新的內(nèi)容。

我們的實驗室擁有一支由海洋化學家，微生物學家和生態(tài)學家組成的熱情的多學科團隊，致力于了解化學品如何促進海洋環(huán)境中物種之間的相互作用。

我們還利用生態(tài)學的見解指導從海洋生物中發(fā)現(xiàn)新型藥物。海洋生物與其環(huán)境相互作用的化學物質(zhì)，包括保護它們免受捕食者侵害的毒素，往往顯示出有前途的醫(yī)學應用。事實上，毒性最大的kahalalide，kahalalide F，一直是治療癌癥和牛皮癬的臨床試驗的焦點。

目前，我們與南太平洋大學Katy Soapi領導的一個研究小組合作，在斐濟和所羅門群島進行實地考察。在那里你可以找到我們潛水進行生態(tài)實驗或收集藻類和珊瑚微生物帶回實驗室學習。

在我們的野外工作過程中，我們有機會觀察到Bryopsis，并被它的可愛程度所震驚，它以鮮艷的綠色與珊瑚礁的粉紅色，灰色，棕色和藍色相映成趣。

kahalalides的故事是一個很好的提醒，即使海藻相關的細菌可能是人眼看不到的，捕食捕食者，微生物及其化學物質(zhì)在塑造珊瑚礁結構和多樣性方面發(fā)揮著重要作用，允許有機體在面對掠奪。