海洋细菌的新物种：微小的基因组

研究小组研究了两种软珊瑚物种 Callogorgia delta 和 Callogorgia Americana 的几个群落，它们在墨西哥湾 300 至 900 米的深度范围内发现，那里完全黑暗。研究人员从软骨菌门类细菌中发现了两个以前未知的、密切相关的物种。软膜菌门通常以寄生虫的形式生活在植物、动物和人类的细胞上或细胞中，在某些情况下会引起疾病。根据他们的基因分析，研究人员提出了一个名为 Oceanoplasmataceae 的新科，这两种细菌将被归入该科。进一步的调查表明，这些细菌是这些珊瑚的主要共生体，生活在凝胶状组织层中，该组织层构成了它们免疫防御系统的一部分并运输营养物质。其中一个物种 （Oceanoplasma callogorgiae） 仅包含 359 个基因，这些基因编码各种代谢功能的蛋白质。另一个 （Thalassoplasma callogorgiae） 有 385 个蛋白质编码基因。相比之下，肠道细菌大肠杆菌包含 4,000 多个这样的基因，而人类大约有 21,000 个。

氨基酸是它们唯一的能量来源

对于研究人员来说，这两种新发现的微生物的新陈代谢如何在如此减少的基因组下发挥作用的问题仍然是一个谜：“这些细菌甚至不携带正常碳水化合物代谢的基因，换句话说，从碳水化合物中获取能量的基因——基本上每个生物体都有，”鲍姆斯解释说。根据迄今为止的研究，它们唯一的能量来源是由宿主珊瑚提供的氨基酸精氨酸。“但这种氨基酸的分解只提供少量的能量。令人惊讶的是，细菌能靠这么少的土壤存活，“Vohsen 说。细菌还从宿主那里获得其他必需的营养物质。

目前尚不清楚这些微生物是否是纯粹的寄生虫，或者珊瑚是否以某种方式从它们的共生体中受益。根据科学家的基因分析，这两种细菌使用称为 CRISPR/Cas 系统的各种防御机制来去除外来 DNA。这些系统还用于生物技术中编辑基因。研究人员假设这些机制也可能对宿主珊瑚有用，帮助它们抵御病原体。另一种可能性是细菌在分解精氨酸时向宿主提供氮。对于研究珊瑚生态学和进化的鲍姆斯来说，共生体提供了一个进一步了解这一不同动物群体历史的机会。“我总是觉得很神奇，尽管珊瑚的基因蓝图非常简单，但它们可以在这么多不同的栖息地定居，”研究人员说。共生体对于珊瑚适应不同环境条件的能力至关重要，她解释说：“它们提供珊瑚本身缺乏的代谢功能。例如，生活在浅水、轻水淹没水域的热带珊瑚依靠光合作用藻类为它们提供食物和能量。冷水珊瑚，其中许多生活在黑暗和营养贫乏的深海中，被认为依靠细菌来转化营养物质或从化合物中获取能量。

鲍姆斯是一位进化生态学家和珊瑚专家，在奥尔登堡大学亥姆霍兹功能性海洋生物多样性研究所 （HIFMB） 进行研究，并在奥尔登堡大学和不来梅港亥姆霍兹极地和海洋研究中心阿尔弗雷德韦格纳研究所担任联合教授。除了 Baums 教授和 Vohsen 博士外，来自不来梅马克斯普朗克海洋微生物研究所、美国基尔大学和宾夕法尼亚州立大学的科学家也参与了这项研究。