Trends in Ecology & Evolution | 共生器官：宿主-微生物进化的纽带！

动物和植物在微生物占主导地位的世界中茁壮成长、繁殖和进化，拥有密集而多样的微生物群落。微生物覆盖宿主表面和粘膜，定殖细胞间隙，并获得受保护的细胞内宿主栖息地。古菌和细菌，这些微生物有巨大的多样性，它们的分类群比真核起源早了数亿年。因此，真核生物自起源于古菌和细菌微生物的持续存在以来已经进化，这些微生物对宿主适应性表现出不同的影响。与宿主相关的微生物（包括病原体和共生菌）的一个共同特征是它们总是消耗宿主资源以在宿主上定殖、在宿主组织中繁殖并传播到新的宿主或栖息地。共生器官被不同的微生物群落密集定殖，通过直接的细胞接触或通过代谢物或其他生物学上重要的化合物的传输间接为宿主提供互惠互利的服务。

2022年4月4日，国际权威学术期刊Trends in Ecology & Evolution发表了美国加利福尼亚大学Joel Sachs教授团队的最新相关研究成果，题为Symbiotic organs: the nexus of host–microbe evolution的综述论文。

·      共生器官是容纳有益微生物种群的宿主结构。

·      共生器官内的微生物为宿主提供了一套核心的共生服务，包括固氮、生物发光、抗菌保护、营养以及向新宿主的垂直传播。

·      微生物群落被共生器官过滤，介导特定基因型与宿主相互作用，获得宿主资源，然后传递给新宿主。

·      共生器官的生长和发育对微生物种群进行了选择，改变了它们的种群结构、有效种群规模、基因交换机会和基因组结构。

·      微生物与宿主之间的合作和冲突塑造了共生器官的发育、形态和功能，并对微生物的个体性、遗传性和共生关系的稳定性产生了紧急影响。

不同的植物和动物已经进化出专门的结构来过滤和容纳有益微生物。这些共生器官形成宿主和共生体之间交换的关键点，通常由双方共同塑造，并表现出促进一系列微生物服务的特征。虽然共生器官表现出不同的功能、形态和发育可塑性，但它们具有与有益共生的进化维持相关的核心特征。此外，这些器官可以在改变形成微生物基因组的力量、推动群落瓶颈和水平基因转移 (HGT) 方面发挥重要作用。为了促进我们对不同系统中这些“联合表型”的理解，未来的研究必须考虑可以塑造共生器官的新兴力量，包括适应性反馈和相互作用基因组之间的冲突。

图 . 动植物共生器官

共生器官的形成和维持对宿主来说是一个巨大的能量消耗，同时也是相当复杂的发育过程，这可能使宿主容易被利用。尽管有这些障碍，共生器官还是在差异很大的植物和动物品系中反复进化着。尽管形式和功能各不相同，但共生器官的共同机制限制对宿主和共生体产生了共同的选择压力，并反映了这些表型的共同性质。尽管最近有许多研究进展，但我们对共生器官的理解还远未完成。随着对本文介绍的系统的继续研究，以及对尚未定性的共生器官的发现，我们可以更好地感知它们在宿主、微生物的进化中的作用，以及新的联合表型的煽动。

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