從自然海洋生境轉(zhuǎn)移至水族館的Acropora tenuis。

當?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)負責(zé)人Satoh教授說，“成功培育出Acropora tenuis細胞系使我們能更深入地了解這些極其重要的海洋生物。”

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胞系，以減少交叉污染。使用幼蟲細胞的另一個好處是它們比成年細胞更容易分裂，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。”日本高知大學(xué)的Kaz Kawamura教授說。

第二年，研究小組發(fā)現(xiàn)，在細胞培養(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，幼蟲細胞發(fā)育成8種不同的細胞類型，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，形成新的珊瑚細胞。

這項研究最令人興奮的進展之一是，一些細胞系在形態(tài)和基因活性上與內(nèi)胚層細胞相似（內(nèi)胚層是珊瑚卵受精后大約一天形成的內(nèi)層細胞）。重要的是，正是內(nèi)胚層的細胞合并了共生藻類，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。”澳大利亞詹姆斯庫克大學(xué)的生物學(xué)家David Miller教授說，“在確認這些培養(yǎng)出的細胞是珊瑚的內(nèi)胚層后，對珊瑚/光合共生相互作用的詳細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展。”

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

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，這些珊瑚細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┥汉骷毎抵陵P(guān)重要。”

未來使用這些細胞系進行研究的意義十分深遠——從單個珊瑚細胞如何應(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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