新發現：藻類通過降解細胞壁給珊瑚提供養分
【大紀元2023年09月13日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）海洋中的藻類與珊瑚、海葵等刺胞動物屬於共生關係。因為珊瑚提供藻類一個棲身之所，而藻類將光合作用產生的部分糖類和營養傳遞給珊瑚。最近，一個新的發現使日本科學家了解到藻類將養分提供給珊瑚的途徑，是通過降解自身的細胞壁後傳送糖類。
這種釋放糖類的途徑，是由日本東北大學（Tohoku University）團隊發現的。他們將這一發現寫成論文，於8月18日發表在《eLife》生命科學雜誌上。
珊瑚是一種對生存環境要求非常高的生物，只能在適當的海水溫度、低污染和少化學品的海洋中生存。環境哪怕出現最輕微的變化，都可能導致珊瑚白化或死亡。
由藻類和珊瑚等生物造成的珊瑚礁是許多魚類、甲殼類動物和其它海洋生物的重要棲息地，因此被稱為「生物多樣性寶庫」。
而珊瑚與藻類的共生關係，既微妙又複雜。大多的珊瑚都依靠甲藻和其它微型藻類的光合作用產生的糖類，滿足其大部分能量需求，而珊瑚又為甲藻提供了一個家。
過去發現，共生甲藻類主要生存於珊瑚細胞內的特殊隔間（共生體），或海洋動物的腸道內，這種環境通常呈酸性。
不過，科學家們仍然不了解這種關係中的許多複雜過程，包括糖類是如何從藻類共生體中釋放出來並給宿主們吸收的。不過，他們認為了解藻類對於保護珊瑚礁，及其支持的生物多樣性至關重要。
研究發現，甲藻在酸性環境中釋放的葡萄糖量較高，且分泌的半乳糖同樣呈現增加趨勢，這表明酸性環境增強了甲藻釋放糖類。
為了弄懂甲藻的糖類分泌機制，研究團隊對這些藻類的基因和它們在酸鹼環境中的變化，進行篩檢和實驗。
結果發現，糖的釋放是由纖維素分解酶分解細胞壁導致，而這種纖維素分解酶因其用於分解陸地植物細胞壁而聞名。
這一發現說明，藻類共生體通過細胞壁降解，將單糖釋放到宿主刺胞動物（海葵、珊瑚）的細胞內，達到互利共生體的目的。另外，在酸性環境下能觀察到藻類細胞壁的皺紋和剝落，這表明甲藻的細胞壁在酸性條件下發生了形態和質量上的改變。
但目前科學家尚不清楚共生藻科的細胞壁成分，與半乳糖分泌的作用機制。不過，甲藻在酸性環境中半乳糖分泌大幅增加這是事實。而這種釋放糖的方法，能給宿主（珊瑚）提供多大的能量仍有待進一步研究。
該研究的主要作者、東京大學前沿科學研究生院的丸山信一郎（Shinichiro Maruyama）副教授對東北大學新聞室解釋，「我們發現藻類細胞開始降解自身細胞壁時，就會釋放糖。即便藻類不存於共生宿主的情況下，這種細胞壁的破壞也會發生。若環境條件變得更加酸性時，藻類的細胞壁破壞就會增強。」
丸山副教授補充道，「我們的研究結果表明，藻類與珊瑚之間的相互作用比以往想像的更加複雜，這為海洋環境中的碳循環提供了重要的拼圖。」
日本東北大學和丸山的研究團隊將繼續研究有關於糖釋放、細胞壁維護和酶反應調節的分子機制，揭開共生藻類分泌的分子的多樣性，同時進一步深入了解共生體和宿主之間交換的「分子語言」。
責任編輯：連書華
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