新知 | 海綿共生微生物群落

海綿為多孔動物門，學名 Porifera，是目前已發現的最原始最低等的水生多細胞動物。海綿是世界範圍內最重要的底棲生物類群之一，分布於從潮間帶到深海、從熱帶海洋到南極冰海的廣泛區域內。海綿也是目前備受矚目的研究對象之一，一方面因為海綿蘊藏著豐富的天然活性產物，使其成為重要的海洋生物資源；另一方面海綿體內存在高丰度且多樣性的微生物群落，是共生生命演化研究的關注對象之一。海綿共生微生物同時也被認為在地球生物圈碳、氮、硫循環方面發揮著重要的生態學作用。此外，近來的研究表明海綿共生微生物也是多種海綿產天然活性產物的實際生產者。

上個世紀70年代，研究人員就通過顯微鏡發現海綿體內存在豐富的微生物，在某些海綿種類里，微生物總含量可占海綿組織體積的60%。基於挖掘新穎天然活性產物的需要以及對海綿複雜共生網路體系本身的興趣，研究人員對海綿共生微生物群落多樣性開展了廣泛的研究。數據表明，至少有32個細菌門或暫定細菌門的微生物類群存在於海綿中。部分微生物類群僅在海綿組織中存在，推測這些類群與海綿存在緊密的共生關係，被稱作海綿特異性簇。海綿微生物群落在一定程度上也具有海綿宿主物種專一性。近來研究人員也對深海海綿開展了一些研究，數據表明深海海綿擁有一些區別於近岸海綿的特異性的微生物類群。

儘管在海綿共生微生物宏基因組學以及關鍵共生菌基因組學方面已經開展了一些研究，相對於海綿豐富多樣的共生微生物類群而言，目前在宏基因組尤其是基因組水平上對海綿共生菌的認知仍舊非常有限。此外，儘管在深海海綿共生微生物群落多樣性和宏基因組學方面也已經開展了一些研究，研究人員對深海海綿共生菌的來源、與近岸海綿中近緣菌株間的系統進化關係、共生適應性過程以及對深海高壓、低溫環境的適應性演化過程和機制等問題缺乏認知。這些仍舊懸而未決的問題將作為我們開展海綿共生生物學研究切入點。

正如著名共生生物學家 Lynn Margulis 所說，「共生是生命演化的主要推動力」（ Symbiosis is a major driving force behind evolution ）。對海綿這一類最原始的多細胞動物與其體內微生物間系統進化以及共生相互作用關係的研究，將有助於我們更進一步的認知生命演化的內在魅力。

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