共生浮游生物是供應(yīng)者還是寄生蟲？

在海上，一位科學家將浮游生物樣本放在燈光下觀察上面閃閃發(fā)光的奇觀。這是由數(shù)千個生活在海面上的微生物引起的，他們復雜的晶體的骨骼對讓光線發(fā)生折射和反射。

這些有機體是一種稱為Acantharians的浮游生物。他們在全球所有海洋中都大量存在，并且是海洋生態(tài)系統(tǒng)中碳和其他營養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)鍵回收者。

對Acantharians的研究面臨著很多挑戰(zhàn)。他們不能在實驗室環(huán)境中繁殖，并且非常脆弱，在取樣過程中非常容易被破壞。由于他們太小而不能用肉眼看到，因此對研究人員他們的興趣遠不如其他海洋生物（如珊瑚）。但是，沖繩科學技術(shù)大學的Margaret Brisbin認為這些生物體非常值得仔細觀察。

Acantharians最有趣的事情是：他們與體內(nèi)的光合藻類形成共生關(guān)系。藻類向這些浮游生物他們提供有機碳，使他們能夠生活在其他許多生物無法生存的低營養(yǎng)環(huán)境中。

這些微小的浮游生物及其藻類伴侶，可能在“消除大氣二氧化碳”方面發(fā)揮重要作用。共生藻類在光合作用過程中以較高的速率固定二氧化碳；但是，當主體浮游生物死亡時，他們的比重較高的鍶晶體骨架將他們沉入海底，因此，將碳鎖定在海洋表面以下的大氣之外。

對于我們目前的富含碳的大氣，從某種意義上講，光合作用能夠快速固定碳，這是最好的選擇。

但是，藻類從這種共生中獲得什么東西？對此，科學家們還沒有定論。一些生物學家認為，浮游生物與共生藻類之間的關(guān)系是“反向寄生”：也就是一種奴役，主人（浮游生物）在利用藻類。但是，Brisbin認為，這個故事可能沒有這么簡單。

“我很想知道藻類是否從這種關(guān)系中得到了什么？或者他們是否被浮游生物養(yǎng)殖，然后被消化?！?/span>

在為期一個月的東海考察旅行中，Brisbin及其同事收集了充滿小型浮游生物的海水樣本。 他們通過浮游生物網(wǎng)過濾海水，以收集Acantharians；然后使用玻璃微量移液器將每個宿主細胞逐個轉(zhuǎn)移到單獨的培養(yǎng)皿中。他們還保留了每個地點的一些海水樣本，以便將水中的自由藻類與浮游生物內(nèi)部的藻類進行比較。

接下來，他們進行了生物體的遺傳分析，從個體宿主細胞中提取RNA，并在OIST測序部門的支持下，對一個標記基因進行測序，以確定每個Acantharians宿主內(nèi)不同類型的藻類的數(shù)量。他們發(fā)現(xiàn)每個寄主中都含有多種共生藻類群落，這表明浮游生物寄主在其一生中多次收集藻類。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，浮游生物寄主內(nèi)藻類的基因序列，與從發(fā)現(xiàn)地點海水中的藻類的基因序列顯著不同；這意味著兩個群體含有不同類型的藻類。也就是說：要么浮游生物主動選擇特定的藻類，要么共生藻類長時間留在其宿主之中。

研究人員利用共聚焦熒光顯微鏡觀察acantharians的消化細胞器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，acantharians并沒有消化藻類。這與“（浮游生物）宿主和海藻長期共存”的想法是一致的。

在浮游生物宿主中長時間逗留，可能會保護藻類免受其他生物的侵襲，或屏蔽他們免受病毒感染。進一步的研究需要探索藻類是否真正從共生中獲益；但研究人員認為，至少有可能是一種互惠的關(guān)系，而不是像以前所提出的那樣是剝削性的。