19世紀末，科學家被他們在某些溫帶海洋動物組織中觀察到的一些“黃色細胞”難住了，這些動物包括海葵、珊瑚和水母。

共生藻類的“黃色細胞”。| 圖片來源：Matthew R. Nitschke via PennState

他們開始好奇，這些細胞是動物的一部分，還是一類獨立的生物？如果它們真的是一類獨立的生物，那么它們究竟是“寄生蟲”，還是會給宿主帶來一些好處的東西？

1882年，在發(fā)表于《自然》雜志的一篇論文中，愛丁堡大學的生物學家帕特里克·格迪斯（Patrick Geddes）提出，這些細胞不僅是獨立于宿主的截然不同的實體，而且對它們所生活的動物也是有益的。他將它們歸類為一個新的屬，被命名為Philozoon。這個詞來自希臘語phileo和zoon的結合，前者的意思是“友愛”，而zoon則代表“動物”。

34歲的帕特里克·格迪斯的肖像，此時距離他發(fā)現(xiàn)“黃細胞”已經過去了幾年。| 圖片來源：LIBRARYBLOGS.IS.ED.AC.UK via PennState

然而不久之后，格迪斯很快改變了職業(yè)方向， 成了城市規(guī)劃和設計方面的先鋒。隨著時間的推移，格迪斯在生物學上的貢獻基本上被遺忘了，而Philozoon這個名字也鮮少被提及。

如今，在格迪斯的論文發(fā)表一個多世紀后，一組國際研究團隊重新研究了這些“黃色細胞”，這些細胞被確定為共生藻科（Symbiodiniaceae）中的光合藻類，它們也被稱為微藻共生體，能夠幫助動物進行光合作用。

在近日發(fā)表于《歐洲藻類學雜志》的論文中，團隊利用現(xiàn)代技術全面地描述了格迪斯所研究的兩種藻類及6種相關的新藻類，將被“塵封多年”的Philozoon屬再次帶到了我們眼前。

事實上，我們現(xiàn)在已經知道，微生物與大量多細胞生物都存在著共生關系，比如，組成我們人類腸道微生物組的細菌對我們的整體健康至關重要。但對于格迪斯來說，他在那個時代認識到動物體內的“黃細胞”的生態(tài)意義絕對是走在時代前列的。

在新的研究中，團隊從世界各地采集了各種動物樣本，包括軟珊瑚、石珊瑚、水母和?？?。他們還從意大利獲得了一些樣本，那里正是格迪斯首次進行他的原始研究的地方。

來自意大利那不勒斯的水母Cotylorhiza tuberculata體內帶有共生藻類Philozoon medusarum。| 圖片來源：MARCO CANNAVACCIUOLO via PennState

科學家利用遺傳信息、外在的物理形態(tài)特征、生態(tài)特性以及地理分布等特點來定義豐富的Philozoon屬。他們發(fā)現(xiàn)，這些藻類存在于大量動物體內，而這些動物的分布格外廣泛，從地中海到新西蘭再到智利都有它們的身影。這一事實讓團隊意識到這些共生體的廣泛存在和分布。

團隊記錄到，在分布范圍的最北和最南的緯度上，Philozoon屬所經歷的水溫在冬季甚至可能低至4攝氏度，而在夏季，最高溫度可以接近32攝氏度。

地中海的單體珊瑚Balanophyllia europaea帶有Philozoon balanophyllum。| 圖片來源：PILAR CASADO-AMEZúA via PennState

共生藻科中的大多數(shù)藻類原本被認為是以熱帶藻類為主，在熱帶，它們對珊瑚礁的形成至關重要。因此，在較寒冷的水域中發(fā)現(xiàn)并描述這些新物種強調了這些共生藻類在廣泛的環(huán)境條件下進化和生活的能力。

科學家認為，這些藻類有能力承受很大范圍的溫度，可能是由于它們在上新世晚期和更新世的較冷時期變得更為多樣化。這種對一系列溫度的適應可以保護它們以及與之相關的動物，免受氣候變化的某些影響。類似的，對高緯度環(huán)境的適應可能使Philozoon屬的物種能夠承受未來大氣二氧化碳水平的上升，這也有助于它們抵御海洋酸化的某些影響。

參與研究的生物學家托德·拉熱奈斯（Todd LaJeunesse）指出，盡管在19世紀末，其他一些科學家也在研究這些“黃細胞”，但格迪斯明確地認識到了擺在他面前的證據(jù)的全部意義。

在描述細胞和宿主動物之間的聯(lián)系時，格迪斯稱它們?yōu)椤皠游锏匾隆保懙?，“這種聯(lián)系遠比地衣中真菌和藻類的聯(lián)系要復雜得多，它在生理學上確實是獨一無二的，甚至是動植物之間相互作用的最高發(fā)展形式”。格迪斯在當時極力主張，這些藻類是自然界中的共生。

地中海的?？鸄nemonia viridis體內發(fā)現(xiàn)了共生藻Philozoon actiniarum。| 圖片來源：PILAR CASADO-AMEZúA via PennState

現(xiàn)在，利用先進的分子遺傳技術，在它們被發(fā)現(xiàn)一個多世紀后，這些藻類的“真面目”終于被揭開。

團隊認為，仔細鑒定和分類共生藻類，對于了解依賴這些生物生存的海洋動物的生物學和進化至關重要。這也為廣泛研究溫帶海洋生態(tài)系統(tǒng)中動物-藻類共生的生態(tài)作用奠定了基礎。

來源：原理

#創(chuàng)作團隊：

編譯：M?ka

#參考來源：

https://news.psu.edu/story/662867/2021/07/01/research/scientists-resurrect-forgotten-genus-algae-living-marine-animals

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/09670262.2021.1914863

#圖片來源：

封面及文首：Matthew R. Nitschke via PennState

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