在美丽的珊瑚礁之下，隐藏着一个超乎科学家预期的隐秘微生物宇宙。每种珊瑚都拥有其特有的微生物共生伙伴，其中许多从未被研究过。这些微生物产生了种类惊人的化合物，在医学和生物技术领域具有潜在应用价值。随着珊瑚礁面临的威胁日益加剧，这一发现凸显了其利害攸关的程度。
这项由高威大学科学家参与的研究发现，珊瑚礁是多种微生物的栖息地，这些微生物产生的化学物质在医学和生物技术领域具有巨大的应用潜力。该研究发表在《自然》杂志上。
珊瑚礁及其不可见的多样性
珊瑚礁常被称为“海洋热带雨林”，养育着约三分之一的可见海洋生物。它们是至关重要的生物多样性热点，并提供重要的生态服务，如支持旅游业和协助海洋生态系统中的营养循环。
然而，科学家现在指出，其大部分真正的多样性存在于微观层面。这个被称为“微生物组”的隐秘世界肉眼无法看见，但在珊瑚礁的健康和功能中发挥着核心作用。
珊瑚微生物组的大规模研究
在 Tara Pacific 联盟的支持下，研究人员检测了来自 32 个太平洋岛屿的 99 个珊瑚礁的微生物组样本。基于这项工作，他们重构了 645 个微生物物种的基因组。其中超过 99% 的物种此前从未被进行过基因描述。
这些微生物是与珊瑚宿主紧密共生的高度特化的伙伴。许多微生物充当生物活性化合物的生产者，这些化合物是能够影响生物过程并可能具有医疗或工业价值的化学物质。
研究还发现，与海洋中其他任何已记录的地点相比，这些珊瑚相关细菌含有范围更广的生物合成基因簇，即制造天然化合物的遗传指令。
科学知识的重大空白
高威大学瑞安研究所的 Maggie Reddy 博士强调了目前仍有大量未知领域。她表示：“当我们将其发现与其他珊瑚礁物种上的微生物进行比较时，显而易见的是我们的认知依然贫乏。在已识别的 4,000 多种微生物物种中，仅有 10% 拥有任何可用的基因信息，而对于仅在 Tara Pacific 样本中发现的物种，被研究过的比例不足 1%。这表明我们的理解存在巨大空白，并凸显了开展更多生物多样性调查的必要性，尤其是在研究匮乏的地区。”
作为“分子库”的珊瑚礁
研究人员强调了保护工作中常被忽视的一个方面。当珊瑚礁受损或消失时，其影响不仅限于鱼类、海绵和海藻等可见的海洋生物。这也意味着失去了与栖息其中的微生物相关联的巨大“分子库”。
对新识别的酶和化合物的进一步分析表明，其在生物技术和医学进步方面拥有巨大的未开发潜力。
新酶与生物技术潜力
瑞安研究所的 Olivier Thomas 教授表示：“造礁珊瑚微生物组的生物合成潜力媲美甚至超越了海绵等传统天然产物来源。在珊瑚礁微生物组中那些生物合成能力丰富的细菌里，我们识别出了此前未知的、与珊瑚共生的微生物（如酸杆菌门），它们能产生具有令人兴奋的生物技术应用潜力的新型酶。”
“这项研究发出了保护珊瑚礁的明确行动号召——不仅是因为其作为独特生态系统的价值——更是为了保护那些有望推动未来科学突破的独特化学多样性。”
全球合作与未来考察
这项研究汇聚了由 Maggie Reddy 博士和 Olivier Thomas 教授领导的瑞安研究所海洋生物多样性实验室的研究人员，以及来自苏黎世联邦理工学院的合作伙伴。这项工作是 Tara Pacific 联盟的一部分，该联盟致力于了解海洋如何因气候压力而发生变化。
展望未来，Reddy 博士和 Thomas 教授将于今年六月参加在巴布亚新几内亚开展的 Tara Coral 考察活动。在 Tara 基金会及其他合作伙伴的支持下，此次考察将采集新的样本，并探究为何某些造礁珊瑚对气候变化具有更强的韧性。
了解珊瑚微生物组
珊瑚微生物组包括生活在珊瑚组织表面和内部的细菌、古菌、真菌、病毒和藻类。这些生物共同构成了一个紧密联系的体系，被称为“全生物”，这对珊瑚的生存和功能至关重要。
本研究使用的样本是在 2016 年至 2018 年的 Tara Pacific 考察期间采集的。这项工作绘制了该区域珊瑚微生物组最详尽的图谱之一，该区域拥有全球约 40% 的珊瑚礁。