对于绿藻,斑点蝾螈是有压力的宿主

2019-12-23 233藻类

新的研究表明,对于绿藻,斑点蝾螈是有压力的宿主,两种截然不同的生物——绿藻和斑点蝾螈——是如何像细胞室友一样相处的。美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)和葛底斯堡学院(Gettysburg College)的科学家们发现,这种共生关系——唯一已知的包括脊椎动物物种的例子——会对藻类细胞产生压力,改变它们产生能量的方式,但似乎不会对蝾螈细胞产生负面影响。这项研究今天发表在eLife杂志上。

“科学告诉我们生活的很多方面都是相互关联的,特别是在微观层面上,我们看到许多生物依赖密切接触或其他物种为食物的内化,防御,或繁殖,”主要作者博物馆无脊椎动物学部的博士后研究员John Burns说,“但是这种特殊的藻类和蝾螈之间的关系是非常不寻常的。”

研究背景

科学家们早在一个多世纪前就知道,在斑点蝾螈(Ambystoma maculatum)的卵壳中生长着一种绿藻(Oophila amblystomatis)——这种奇怪的配对用肉眼就能在蝾螈卵的绿色中看到。这种共生关系最初被认为只发生在蝾螈胚胎和生活在它外面的藻类之间。胚胎产生对藻类有益的富氮废物,藻类增加了呼吸胚胎周围液体的氧含量。但最近的研究表明,藻类实际上位于斑点蝾螈全身的细胞内。这种细胞内细胞间的关系也可以在珊瑚和蝉的内脏中找到,但绿藻斑点蝾螈的相互作用是唯一已知的共生进入脊椎动物细胞的例子。

“这真是一种奇怪的安排,蝾螈允许藻类在它们的卵壳里生活。这就像子宫里有一群绿藻,”研究报告的合著者、葛底斯堡学院的助理教授Ryan Kerney说。“我们现在着手研究的是蝾螈细胞和绿藻细胞在一起时发生的分子变化。”

对于绿藻,斑点蝾螈是有压力的宿主

在eLife的新研究中,研究人员比较了五组不同细胞的RNA:有藻类的蝾螈细胞,没有藻类的蝾螈细胞,生活在蝾螈细胞中的藻类细胞,生活在卵囊中的藻类细胞,以及实验室培养的藻类细胞。

他们发现对于绿藻,斑点蝾螈是有压力的宿主。蝾螈细胞内的藻类受到压力,改变了它们产生能量的方式。与利用光能生产食物来支持蝾螈寄主不同,在珊瑚与藻类的相互作用中,蝾螈细胞中的藻类很难适应新的环境。藻类是否能从这种细胞内-细胞间的相互作用中获益还不清楚。与之形成鲜明对比的是,受感染的蝾螈细胞似乎能识别外来藻类,但在相互作用过程中却没有表现出任何紧张的迹象。研究人员发现,蝾螈过度表达了几种可能抑制免疫反应的基因,这表明宿主细胞的感受是中性或有益的。

“我们了解到,这两种完全不同的细胞正在发生巨大的变化,这可能与其他共生系统有关,包括人类和寄生微生物的关系,”该研究的合著者、博物馆无脊椎动物部门的助理馆长Eunsoo Kim说。

引用

American Museum of Natural History. "For a green alga, spotted salamanders are stressful hosts: New study deciphers an exceptional vertebrate-algal relationship." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 May 2017.
www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170502084133.htm.

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