益生菌帮助实验室珊瑚度过致命的热应激

变暖的海洋有可能将珊瑚礁从五颜六色的万花筒变成漂白的碎石场。为了阻止这种退化，一些科学家正在探索一种令人惊讶的药膏：益生菌。

8月13日，研究人员在ScienceAdvances上报告说，在水族馆模拟的热浪中，给珊瑚添加有益细菌混合物可以避免死亡。相比之下，将近一半的珊瑚在接受良性盐溶液的情况下却无法在相同条件下存活。该研究提供了一个概念证明，即益生菌可以帮助一些珊瑚度过热应激。

“结果令人难以置信，”北卡罗来纳大学威尔明顿分校的微生物学家BlakeUshijima说，他没有参与这项研究。他说，这项工作为使用益生菌作为珊瑚药物提供了合法性，“但我们只是触及了表面。我们不了解许多这些有益微生物是如何工作的。”

珊瑚不是单一的实体，而是合作参与者的联盟。中心舞台是利用太阳能的光合藻类，为它们的动物宿主珊瑚虫提供能量。珊瑚中也生活着大量细菌，其中许多通过循环营养或对抗病原体来支持宿主。珊瑚和它们的微生物伙伴统称为珊瑚“holobiont”，构成了地球上生物多样性最丰富的生态系统之一的基岩。

不断恶化的海洋热浪正在考验健康全生物的完整性(SN:4/10/18)。在热应激下，珊瑚的藻类会喷出有毒化学物质，促使珊瑚虫将它们踢出体外。这个过程称为漂白，可以杀死珊瑚(SN:10/18/16)。例如，2016年热浪造成的白化导致大堡礁北部29%的浅水珊瑚消失。细菌群落也在热应激下发生变化，破坏了某些细菌提供的益处。

“总的来说，我们看到共生关系破裂，所有微生物都开始挣扎，”位于沙特阿拉伯图瓦尔的阿卜杜拉国王科技大学的海洋生态学家RaquelPeixoto说。她和她的同事之前表明，在实验室实验中，用精心调制的益生菌鸡尾酒处理珊瑚可以减轻珊瑚白化。这很好，她说，“但我们想知道我们是否可以保护它们免于死亡。”

在最近的设置中，研究人员模拟了10个水族箱的海洋热浪，每个水族箱有四块Mussismiliahispida石珊瑚碎片，将温度调高至30°C并持续10天，然后再恢复到26°C。一半的珊瑚在热浪期间每三天和之后每五天被喷洒来自M.hispida的六种细菌菌株，而另一半则接受盐水处理。在75天的时间里，Peixoto和她的同事测量了珊瑚的健康状况和全生物代谢活动的变化，以及基因的开启和关闭。

两组的珊瑚都发生了漂白，但益生菌治疗最终奏效了。虽然40%的盐水处理过的珊瑚死于高温，但所有沐浴在细菌中的珊瑚都存活了下来。Peixoto说：“这令人惊讶，也非常令人兴奋。”研究人员发现，益生菌似乎通过诱导宿主的遗传和代谢变化来帮助珊瑚恢复，这些变化与抑制炎症和让受损细胞自我重建有关。

南卡罗来纳大学博福特分校的海洋生物学家KimberlyRitchie说：“气候变化对珊瑚的影响快于它们的适应速度，”但它们的微生物伙伴可以更快地响应变化。她说，益生菌治疗可能引起的这种变化可能会“为珊瑚争取更多时间”。