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百年前的黄色细胞之谜终于被破解

晰数塔互联网快讯
2021-07-07 12:46

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：Måka，题图来自：wikipedia

一

19世纪末，科学家被他们在某些温带海洋动物组织中观察到的一些“黄色细胞”难住了，这些动物包括海葵、珊瑚和水母。

共生藻类的“黄色细胞”。| 图片来源：Matthew R. Nitschke via PennState

他们开始好奇，这些细胞是动物的一部分，还是一类独立的生物？如果它们真的是一类独立的生物，那么它们究竟是“寄生虫”，还是会给宿主带来一些好处的东西？

1882年，在发表于《自然》杂志的一篇论文中，爱丁堡大学的生物学家帕特里克·格迪斯（Patrick Geddes）提出，这些细胞不仅是独立于宿主的截然不同的实体，而且对它们所生活的动物也是有益的。他将它们归类为一个新的属，被命名为Philozoon。这个词来自希腊语phileo和zoon的结合，前者的意思是“友爱”，而zoon则代表“动物”。

34岁的帕特里克·格迪斯的肖像，此时距离他发现“黄细胞”已经过去了几年。| 图片来源：LIBRARYBLOGS.IS.ED.AC.UK via PennState

然而不久之后，格迪斯很快改变了职业方向，成了城市规划和设计方面的先锋。随着时间的推移，格迪斯在生物学上的贡献基本上被遗忘了，而Philozoon这个名字也鲜少被提及。

如今，在格迪斯的论文发表一个多世纪后，一组国际研究团队重新研究了这些“黄色细胞”，这些细胞被确定为共生藻科（Symbiodiniaceae）中的光合藻类，它们也被称为微藻共生体，能够帮助动物进行光合作用。

在近日发表于《欧洲藻类学杂志》的论文中，团队利用现代技术全面地描述了格迪斯所研究的两种藻类及6种相关的新藻类，将被“尘封多年”的Philozoon属再次带到了我们眼前。

二

事实上，我们现在已经知道，微生物与大量多细胞生物都存在着共生关系，比如，组成我们人类肠道微生物组的细菌对我们的整体健康至关重要。但对于格迪斯来说，他在那个时代认识到动物体内的“黄细胞”的生态意义绝对是走在时代前列的。

在新的研究中，团队从世界各地采集了各种动物样本，包括软珊瑚、石珊瑚、水母和海葵。他们还从意大利获得了一些样本，那里正是格迪斯首次进行他的原始研究的地方。

来自意大利那不勒斯的水母Cotylorhiza tuberculata体内带有共生藻类Philozoon medusarum。| 图片来源：MARCO CANNAVACCIUOLO via PennState

科学家利用遗传信息、外在的物理形态特征、生态特性以及地理分布等特点来定义丰富的Philozoon属。他们发现，这些藻类存在于大量动物体内，而这些动物的分布格外广泛，从地中海到新西兰再到智利都有它们的身影。这一事实让团队意识到这些共生体的广泛存在和分布。

团队记录到，在分布范围的最北和最南的纬度上，Philozoon属所经历的水温在冬季甚至可能低至4摄氏度，而在夏季，最高温度可以接近32摄氏度。

地中海的单体珊瑚Balanophyllia europaea带有Philozoon balanophyllum。| 图片来源：PILAR CASADO-AMEZÚA via PennState

共生藻科中的大多数藻类原本被认为是以热带藻类为主，在热带，它们对珊瑚礁的形成至关重要。因此，在较寒冷的水域中发现并描述这些新物种强调了这些共生藻类在广泛的环境条件下进化和生活的能力。

科学家认为，这些藻类有能力承受很大范围的温度，可能是由于它们在上新世晚期和更新世的较冷时期变得更为多样化。这种对一系列温度的适应可以保护它们以及与之相关的动物，免受气候变化的某些影响。类似的，对高纬度环境的适应可能使Philozoon属的物种能够承受未来大气二氧化碳水平的上升，这也有助于它们抵御海洋酸化的某些影响。

三

参与研究的生物学家托德·拉热奈斯（Todd LaJeunesse）指出，尽管在19世纪末，其他一些科学家也在研究这些“黄细胞”，但格迪斯明确地认识到了摆在他面前的证据的全部意义。

在描述细胞和宿主动物之间的联系时，格迪斯称它们为“动物地衣”，并写道，“这种联系远比地衣中真菌和藻类的联系要复杂得多，它在生理学上确实是独一无二的，甚至是动植物之间相互作用的最高发展形式”。格迪斯在当时极力主张，这些藻类是自然界中的共生。