成像揭示了珊瑚用來控制藻類共生體亞細胞環(huán)境的分子過程

加州大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的分子過程，珊瑚可以利用它來控制生活在其中的藻類的亞細胞環(huán)境。

一種特殊的蛋白質控制著晝夜波動的氮和二氧化碳通過珊瑚的細胞膜轉移到藻類。這個過程很重要，因為珊瑚和藻類生活在一種稱為共生的互利關系中。盡管該團隊希望找到這種蛋白質，但他們無法預測他們觀察到的細胞內區(qū)域的晝夜變化。

“我們表明，動物宿主和生活在其中的植物之間的界面是一個動態(tài)控制的微環(huán)境，”在斯克里普斯海洋學海洋生理學家 Martin Tresguerres 實驗室工作的博士生 Angus Thies 說。Thies 和他的合著者(包括加拿大曼尼托巴大學的科學家)在 3 月 11 日的《科學進展》雜志上描述了對珊瑚與其共生藻類之間細胞界面的首次直接觀察。該研究得到了美國國家科學基金會 (NSF) 的資助，通過向 Tresguerres 提供資助和向 Thies 提供獎學金。

直到最近，幾乎不可能獲得《科學進展》中報道的發(fā)現(xiàn)。Tresguerres 的小組已經投入數年時間探索如何最好地為顯微鏡科學準備珊瑚。然而，取得這一成就的是該團隊獲得了一種稱為激光共焦超分辨率系統(tǒng)的設備，該設備由加州大學圣地亞哥分校的 Arthur M. 和 Kate E. Tode 海洋生物科學研究基金會資助。

該系統(tǒng)使團隊能夠以比實驗室以前的顯微鏡兩倍以上的分辨率對藻類周圍的珊瑚膜進行成像。新系統(tǒng)可以隔離僅相距 120 納米的特征。相比之下，人的頭發(fā)有 90,000 納米厚。

“數十年的研究表明，珊瑚似乎可以調節(jié)它們向藻類提供多少氮，”Tresguerres 說。但如果藻類接受過多的氮，它們可能會過快地生長和繁殖，從而破壞共生關系。

就像人類一樣，珊瑚的健康和疾病可以追蹤到細胞水平。當細胞水平上的事情進展順利時，珊瑚就會茁壯成長。當出現(xiàn)問題時，通常會導致故障或疾病，可能包括“漂白”。我們所說的共生界面可能是整個珊瑚礁上最重要的界面，最重要的膜。”

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