從自然海洋生境轉(zhuǎn)移至水族館的Acropora tenuis。

當(dāng)?shù)貢r間4月26日，日本科學(xué)家在《海洋生物技術(shù)》雜志上發(fā)表論文稱，他們已經(jīng)成功培育出了鹿角珊瑚（Acropora tenuis）的細(xì)胞系，而且它能持續(xù)增殖10余月。

“在過去，為海洋生物建立穩(wěn)定的細(xì)胞系是非常困難的，尤其是珊瑚。”日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)海洋基因組學(xué)負(fù)責(zé)人Satoh教授說，“成功培育出Acropora tenuis細(xì)胞系使我們能更深入地了解這些極其重要的海洋生物?！?/p>

Acropora tenuis隸屬于鹿角珊瑚科（Acroporidae），是熱帶和亞熱帶珊瑚礁中最常見的一種珊瑚。這些石珊瑚生長迅速，因此在珊瑚礁的結(jié)構(gòu)形成中起著至關(guān)重要的作用。然而，鹿角珊瑚科的物種對海洋條件的變化極為敏感，當(dāng)溫度飆升或海洋酸化時，常常會發(fā)生白化事件。Satoh教授解釋，通過細(xì)胞系獲得這些珊瑚的基本生物學(xué)知識，或許能在將來保護(hù)它們免受氣候變化的影響。

由于多種微型海洋生物寄生于成年珊瑚，研究小組使用了珊瑚幼蟲培育細(xì)胞系，以減少交叉污染。使用幼蟲細(xì)胞的另一個好處是它們比成年細(xì)胞更容易分裂，從而更容易培養(yǎng)。研究人員在實驗室中分離出卵子和精子，并使卵子受精。受精卵發(fā)育為幼蟲后，他們再用培養(yǎng)皿單獨(dú)培育每個個體。

最初，培育嘗試以失敗告終。“培養(yǎng)皿中出現(xiàn)了大量小氣泡體，這些是瀕臨死亡的石珊瑚的碎片?！比毡靖咧髮W(xué)的Kaz Kawamura教授說。

第二年，研究小組發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞培養(yǎng)液中加入纖維蛋白溶酶后，石珊瑚停止死亡并能持續(xù)生長。兩至三周后，幼蟲細(xì)胞發(fā)育成8種不同的細(xì)胞類型，它們在顏色、形態(tài)和基因活性上都有所不同。其中7種會繼續(xù)無限地分裂，形成新的珊瑚細(xì)胞。

這項研究最令人興奮的進(jìn)展之一是，一些細(xì)胞系在形態(tài)和基因活性上與內(nèi)胚層細(xì)胞相似（內(nèi)胚層是珊瑚卵受精后大約一天形成的內(nèi)層細(xì)胞）。重要的是，正是內(nèi)胚層的細(xì)胞合并了共生藻類，通過光合作用為珊瑚提供營養(yǎng)。

“此時，珊瑚生物學(xué)最迫切的需求是在細(xì)胞水平了解珊瑚動物與其光合共生體之間的相互作用，以及這種關(guān)系如何在外界壓力下崩塌，并導(dǎo)致珊瑚的白化和死亡?！卑拇罄麃喺材匪箮炜舜髮W(xué)的生物學(xué)家David Miller教授說，“在確認(rèn)這些培養(yǎng)出的細(xì)胞是珊瑚的內(nèi)胚層后，對珊瑚/光合共生相互作用的詳細(xì)分子分析將成為可能。由此，人們有望在了解和防止珊瑚白化方面取得真正的進(jìn)展。”

Satoh教授的興趣點(diǎn)在于：幾乎和幼蟲一樣大的光合共生藻類細(xì)胞最初是如何進(jìn)入珊瑚的。他說：“珊瑚幼體發(fā)育后約一個星期，藻類就會進(jìn)入珊瑚細(xì)胞，但之前還沒有人在單細(xì)胞水平上觀察到這種內(nèi)共生事件?！?/p>

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，這些珊瑚細(xì)胞系在用液氮冷凍又解凍后仍能存活。Satoh教授說：“這對于為全球?qū)嶒炇姨峁┥汉骷?xì)胞系至關(guān)重要。”

未來使用這些細(xì)胞系進(jìn)行研究的意義十分深遠(yuǎn)——從單個珊瑚細(xì)胞如何應(yīng)對污染或暖化，到珊瑚如何產(chǎn)生構(gòu)建其骨骼的碳酸鈣。此外，我們還可以進(jìn)一步了解珊瑚的生長方式，從而提高珊瑚養(yǎng)殖能力。

原創(chuàng)編譯：燈絲 審稿：西莫 責(zé)編：陳之涵

期刊來源：《海洋生物技術(shù)》

期刊編號：1436-2228

原文鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/oios-ses042221.php

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