珊瑚礁是地球上最多樣的生態系統之一，支持30%的海洋多樣性，包括數百萬多細胞生物和相關微生物。這些微生物是珊瑚礁健康的有力指標，但珊瑚礁生物多樣性的程度尚未在海洋層面上得到探索。此外，由于氣候變化導致珊瑚覆蓋率下降，人們普遍擔心珊瑚礁的未來。


圖源：Marek Okon on Unsplash

根據新的研究，太平洋珊瑚礁微生物群系的多樣性可能接近目前估計的地球上微生物總多樣性。微生物群系是有助于推動和維持珊瑚礁生產力和生物多樣性的微生物。這些發現發表在《自然通訊》上，使用了Tara太平洋探險隊在兩年多的航行中收集的數據，代表了迄今為止對珊瑚礁微生物多樣性的最大規模調查，并表明全球微生物數量可能被嚴重低估。

Pierre Galand及其同事在2016年至2018年間，從太平洋32個島嶼系統的99個不同珊瑚礁中收集了5392個樣本，這些樣本來自三種珊瑚（板葉千孔珊瑚或火珊瑚、團塊濱珊瑚，以及多曲杯形珊瑚或鹿角杯形珊瑚）、兩種魚類（橫帶刺尾魚、鐮魚）和浮游生物。對這些樣本進行測序以確定珊瑚礁微生物組的組成，并繪制地圖以記錄地理分布。作者還測量了每個采樣點的水的溫度、鹽度和其他環境特征。

作者報告稱，他們的樣本包括28.7億個基因序列，比地球微生物群系項目（一個全球微生物群系多樣性測繪項目）早些時候報告的22億個樣本多出約25%。總體而言，浮游生物表現出最大的微生物群系多樣性。火珊瑚是珊瑚物種中微生物群系最為多樣的，而橫帶刺尾魚的微生物群系比斑馬吊（convict tang）的微生群系組更為多樣。作者報告稱，西太平洋的珊瑚微生物群系沒有遵循預期的更大多樣性模式，西太平洋比東太平洋擁有更多種類的珊瑚物種。海水溫度和微生物組多樣性之間也沒有顯著的相關性。

珊瑚礁科學是一個快速發展的領域，需要更好地了解珊瑚的健康和復原力，以制定減緩環境壓力造成的珊瑚礁損失的戰略。珊瑚復原力的關鍵是在復雜的全生物體內建立的共生相互作用，即由珊瑚宿主、內共生甲藻（endosymbiotic dinoflagellates）、細菌、古菌、真菌和病毒組成的多部分組合。

Alice Rouan、Eric Gilson及其同事的第二篇論文也發表在《自然通訊》上，研究了兩種造礁珊瑚的水溫變化與端粒DNA長度（健康和衰老的環境敏感標志）之間的關系。端粒是健康和衰老的環境敏感調節因子。研究團隊對兩個造礁珊瑚屬的端粒DNA長度進行了分析，揭示了長期和短期的水熱狀況是整個太平洋群體之間變異的關鍵驅動因素。值得注意的是，研究的兩個屬之間存在差異。短命的、對壓力更敏感的杯形珊瑚群體的端粒DNA長度在很大程度上由季節性溫度變化決定，而長壽的、更耐壓力的微孔珊瑚（Porites spp.）群體對季節性模式不敏感，而是受到過去熱異常的影響。這些結果揭示了兩個具有特定生活史特征的進化遠緣珊瑚屬在端粒DNA長度調節方面的顯著差異。研究人員提出，端粒維持的環境調節機制與組織性能有關，考慮到氣候變化對健康的影響，這一問題至關重要。

Fabien Lombard及其同事和Caroline Belser及其同事分別發表在《科學數據》雜志上的另外兩篇論文描述了Tara 太平洋探險隊采樣方法和數據生成框架。這些論文共同為太平洋珊瑚礁的健康和生物多樣性提供了見解。Tara太平洋探險隊是一個多學科項目，探索太平洋上數千個珊瑚礁的生物多樣性。來自八個國家23個研究所的100多名科學家做出了貢獻。Tara號縱帆船開始了為期兩年半的航行，從30多個島嶼系統收集樣本。

參考文獻：

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

6. 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

編譯：Daisy

審核：Richard

編輯：Tommy

來源: 中國綠發會