研究发现太平洋珊瑚礁的生物多样性远超我们所知

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珊瑚礁是地球上最多样的生态系统之一，支持30%的海洋多样性，包括数百万多细胞生物和相关微生物。这些微生物是珊瑚礁健康的有力指标，但珊瑚礁生物多样性的程度尚未在海洋层面上得到探索。此外，由于气候变化导致珊瑚覆盖率下降，人们普遍担心珊瑚礁的未来。 

（图源：Marek Okon on Unsplash）

根据新的研究，太平洋珊瑚礁微生物群系的多样性可能接近目前估计的地球上微生物总多样性。微生物群系是有助于推动和维持珊瑚礁生产力和生物多样性的微生物。这些发现发表在《自然通讯》上，使用了Tara太平洋探险队在两年多的航行中收集的数据，代表了迄今为止对珊瑚礁微生物多样性的最大规模调查，并表明全球微生物数量可能被严重低估。

Pierre Galand及其同事在2016年至2018年间，从太平洋32个岛屿系统的99个不同珊瑚礁中收集了5392个样本，这些样本来自三种珊瑚（板叶千孔珊瑚或火珊瑚、团块滨珊瑚，以及多曲杯形珊瑚或鹿角杯形珊瑚）、两种鱼类（横带刺尾鱼、镰鱼）和浮游生物。对这些样本进行测序以确定珊瑚礁微生物组的组成，并绘制地图以记录地理分布。作者还测量了每个采样点的水的温度、盐度和其他环境特征。

作者报告称，他们的样本包括28.7亿个基因序列，比地球微生物群系项目（一个全球微生物群系多样性测绘项目）早些时候报告的22亿个样本多出约25%。总体而言，浮游生物表现出最大的微生物群系多样性。火珊瑚是珊瑚物种中微生物群系最为多样的，而横带刺尾鱼的微生物群系比斑马吊（convict tang）的微生群系组更为多样。作者报告称，西太平洋的珊瑚微生物群系没有遵循预期的更大多样性模式，西太平洋比东太平洋拥有更多种类的珊瑚物种。海水温度和微生物组多样性之间也没有显著的相关性。

珊瑚礁科学是一个快速发展的领域，需要更好地了解珊瑚的健康和复原力，以制定减缓环境压力造成的珊瑚礁损失的战略。珊瑚复原力的关键是在复杂的全生物体内建立的共生相互作用，即由珊瑚宿主、内共生甲藻（endosymbiotic dinoflagellates）、细菌、古菌、真菌和病毒组成的多部分组合。

Alice Rouan、Eric Gilson及其同事的第二篇论文也发表在《自然通讯》上，研究了两种造礁珊瑚的水温变化与端粒DNA长度（健康和衰老的环境敏感标志）之间的关系。端粒是健康和衰老的环境敏感调节因子。研究团队对两个造礁珊瑚属的端粒DNA长度进行了分析，揭示了长期和短期的水热状况是整个太平洋群体之间变异的关键驱动因素。值得注意的是，研究的两个属之间存在差异。短命的、对压力更敏感的杯形珊瑚群体的端粒DNA长度在很大程度上由季节性温度变化决定，而长寿的、更耐压力的微孔珊瑚（Porites spp.）群体对季节性模式不敏感，而是受到过去热异常的影响。这些结果揭示了两个具有特定生活史特征的进化远缘珊瑚属在端粒DNA长度调节方面的显著差异。研究人员提出，端粒维持的环境调节机制与组织性能有关，考虑到气候变化对健康的影响，这一问题至关重要。

Fabien Lombard及其同事和Caroline Belser及其同事分别发表在《科学数据》杂志上的另外两篇论文描述了Tara 太平洋探险队采样方法和数据生成框架。这些论文共同为太平洋珊瑚礁的健康和生物多样性提供了见解。Tara太平洋探险队是一个多学科项目，探索太平洋上数千个珊瑚礁的生物多样性。来自八个国家23个研究所的100多名科学家做出了贡献。Tara号纵帆船开始了为期两年半的航行，从30多个岛屿系统收集样本。

编译：Daisy  审核：Richard

参考资料

1.https://phys.org/news/2023-06-two-year-voyage-pacific-coral-reef.html

2.https://www.nature.com/articles/s41467-023-38500-x

3.https://www.nature.com/articles/s41467-023-38499-1

4.https://www.nature.com/articles/s41597-022-01757-w

5.https://www.nature.com/articles/s41597-023-02204-0

Citation:

Pierre E. Galand et al, Diversity of the Pacific Ocean coral reef microbiome,Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38500-x

Alice Rouan et al, Telomere DNA length regulation is influenced by seasonal temperature differences in short-lived but not in long-lived reef-building corals,Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38499-1

Fabien Lombard et al, Open science resources from the Tara Pacific expedition across coral reef and surface ocean ecosystems,Scientific Data (2023). DOI: 10.1038/s41597-022-01757-w

Caroline Belser et al, Integrative omics framework for characterization of coral reef ecosystems from the Tara Pacific expedition,Scientific Data (2023). DOI: 10.1038/s41597-023-02204-0

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