蟲黃藻的秘密

蟲黃藻的秘密

來自專欄如何學院派的養珊瑚47 人贊了文章

珊瑚作為一種動物能夠興盛至今很大程度上要歸功於共生在它體內的單細胞藻類——蟲黃藻。珊瑚提供給蟲黃藻保護、營養鹽，蟲黃藻提供給珊瑚光合作用產生的糖等物質，可以說是和諧的一批。

就像普通人通常不知道珊瑚不是一種生物而是一個龐大的家族一樣，很多對珊瑚有一定了解的人也不太知道蟲黃藻也是一個龐大的家族，但是一直以來這個家族的分類是有些簡單粗暴而且混亂的。與一般的生物學分類分成界門綱目科屬種不同，共生蟲黃藻一般是分在Symbiodinium屬，然後沒有直接分成不同的種，而是分成了A B C D E F G H I九個系群（clade），比如最常見的clade C，而之下還分成了亞系群（sub-clade）甚至株系（strain）（中文名稱翻譯可能有些錯誤），而只有22種被定了種，潛在的物種卻有幾百種之多。

可以說每顆珊瑚都有自己獨特的蟲黃藻組成，也許這棵有10%的C，90%的D，旁邊那顆同種的珊瑚就有95%的D，5%的B。甚至同一棵珊瑚不同部位的蟲黃藻組成都有不同。而蟲黃藻組成的不同對珊瑚生理功能和對外界變化的響應都有很大的影響，所以蟲黃藻系群的研究也是目前的重要研究熱點。

最近蟲黃藻研究的大牛Todd LaJeunesse最近在Cell子刊current biology上試圖梳理了這個情況。

也許有人奇怪，蟲黃藻那麼小小一個幾微米大長得又都圓圓的是如何分出來區別的呢。

其實不同的蟲黃藻區別還是很大的

比如大小

不同系群的蟲黃藻大小可能會差幾倍甚至幾十倍之多

而在我們這些路人的眼裡看起來長得都一樣的小球球其實在真正的行家眼裡長得可也是完全不一樣的，當然一般來說主要比較能夠容易分出來的是clade C

（抱歉給不是自己的圖加水印）

當然，最根本的，也是最多科學家使用的（因為能夠有把握肉眼分蟲黃藻的人還真是不多）的分類方法，還是靠分子手段。這篇文章最終也是依靠了分子手段解決這些問題。

文章首先使用molecular clock確定了蟲黃藻最早開始開始分化是始於大約一億六千萬年前的中生代，應該說這個估算的時間是遠遠早於原先的研究的。而且發現早期的共生珊瑚在侏羅紀末期還經歷過一次滅絕。

然後家族依然越來越興盛，直到現在分出了九個系群。

然後根據分子，形態學，生理學和生態學數據，Todd LaJeunesse等提出共生藻Symbiodinium屬應當被提升成Symbiodiniaceae科，進化上不同的共生藻系群（clade）應當被分成屬。除了基因組成的巨大差異外，每個屬在物種多樣性，生態廣度（例如，宿主範圍多樣性和差異）和生物地理分布方面具有顯著差異。

也就是說變成了九個屬，Todd LaJeunesse等給其中七個命了名，除了原有一個屬名保留意以外，也就是命了六個新名字出來，這六個新名字的首字母都跟原來的系群序號是一樣的。羨慕ing。好想有一堆的命名機會啊。

當然這些屬也不是中央已經決定了，最終可能會分出15個以上的屬出來。分類學嘛，就是分到天荒地老，精盡人亡，喪心病狂。

clade A ，變成了Symbiodinium屬，也就是原來這個屬的名字，包括從共生到機會主義或自由生活的很多種蟲黃藻。全球都有。屬名的意思是共生、旋轉

clade B ，變成了Breviolum屬，這個屬名的意思是短、小。一般共生在軟珊瑚、硬珊瑚里，經常在高緯度的珊瑚里發現。

clade C ，變成了Cladocopium屬，這個屬名的意思是分支、充足，這個屬應該說是蟲黃藻種種類最豐富，分布最廣泛也是被研究的最多的一個屬了（人家名字都叫充足了），在很多常見的珊瑚中佔主導地位的就是這個屬的蟲黃藻，也發現跟其他刺胞動物，硨磲，纖毛蟲，扁蟲，有孔蟲和海綿共生。

但是這個屬的蟲黃藻大多抗熱脅迫的能力比較弱，容易在升溫過程中白化，但是也不是所有clade C的珊瑚抗熱能力就差，也有研究表明生活在炎熱的淺礁池的珊瑚里C和D的抗熱能力是沒什麼區別的[1]，還有研究表明在極其熱的紅海、波斯灣的珊瑚中有一種clade C的被定名為Symbiodinum thermophilum的蟲黃藻有很高的丰度。這些研究都說明這個屬的蟲黃藻一樣是可以進化出很強的抗熱能力的，只是目前的問題是現在留給珊瑚、蟲黃藻的時間還夠不夠他們去進化。

clade D ，變成了Durusdinium屬，這個屬名的意思是強硬、旋轉，這個屬就有意思了，對溫度和濁度的抗性都非常高，抗逆性很強，搞不好是未來珊瑚礁能夠免於被氣候變暖毀滅的關鍵。

clade E ，變成了Effrenium屬，這個屬名的意思是自由生活（living unstrained），目前只有一個種E. voratum，從名字也看得出來是營自由生活的，不共生。體積是蟲黃藻中最大的，一般分布在亞熱帶、溫帶。

clade F中的Fr5 sub-clade，變成了Fugacium屬，這個屬名的意思是短暫的，這個屬的蟲黃藻目前主要發現共生在有孔蟲中，還有幾種非共生的物種。這個clade F裡面有很多sub-clade，比如Fr2、Fr3、Fr4，因為這幾個sub-clade之間遺傳距離還是蠻遠的，未來可能每個亞系群都被分成一個屬。

clade G中的Metazoan-Specific Sub-clade，變成了Gerakladium屬，這個屬名的意思是舊的、分支，有跟珊瑚和海綿共生的，也有營浮游和底棲自由生活的。

當然這個框架目前還尚未完全搭好，未來還會分出很多個新屬出來。動不動就搞一堆新屬出來，你們考慮過做大型動物分類的童鞋們的感受么。

參考文獻：

[1] LaJeunesse et al. Systematic Revision of Symbiodiniaceae Highlights the Antiquity and Diversity of Coral Endosymbionts[J], Current Biology, 2018.

[2] Palumbi S R, Barshis D J, Traylorknowles N, et al. Mechanisms of reef coral resistance to future climate change.[J]. Science, 2014, 344(6186):895-8.

[3] Hume B C, Voolstra C R, Arif C, et al. Ancestral genetic diversity associated with the rapid spread of stress-tolerant coral symbionts in response to Holocene climate change.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2016, 113(16):4416.