小丑鱼与海葵的生活方式是最广为人知的共生例子之一。研究人员在理解海葵鱼如何在海葵中安全生活而不被其有毒触手蜇伤方面取得了突破,解开了一个长达一个世纪的谜团
冲绳科学技术研究所(OIST)的科学家及其国际合作者发现,海葵鱼已经进化到在皮肤粘液中保持极低水平的唾液酸,以避免触发海葵宿主中线虫囊(刺细胞)的释放
研究人员发现,海葵自身的粘液中也缺乏这些糖化合物,这可能会避免刺痛自己。他们的研究结果发表在《BMC生物学》杂志上,表明海葵鱼可能对宿主使用了类似的保护策略
比较共生和非共生物种这项研究结合了多种方法,包括糖生物学(糖的研究)和转录组学——研究生物体基因组产生的所有RNA分子,以了解基因表达和调控
研究人员测量并分析了海葵鱼和非共生雀鲷物种的粘液样本,使用先进技术分离和分析混合物的成分(液相色谱法)
唾液酸是大多数生物体中天然存在的重要糖分子,在细胞过程中起着重要作用,如细胞间相互作用和蛋白质通讯。之前的研究表明,这些分子可以触发海葵刺细胞的释放非常有趣的是,科学家们发现,虽然海葵鱼在大脑和肠道等内脏中保持一定水平的唾液酸,但与非共生雀鲷相比,它们的保护性粘液层中的唾液酸水平非常低
他们还研究了多米诺雀鲷的一个独特案例,它可以在幼年时与海葵一起生活。他们发现,这些鱼在幼年阶段粘液中的唾液酸水平也降低了,这表明不同的物种已经进化出类似的适应能力,以实现与海葵的共生
一个特别有趣的发现是唾液酸水平与海葵鱼发育阶段之间的相关性。幼年幼虫还没有准备好与海葵一起生活,它们的唾液酸水平正常,如果靠近海葵,就会被蜇伤。然而,当它们变形并形成其特有的白色条纹和明亮的橙色时,它们的唾液酸水平会下降,使它们能够安全地进入海葵
“我们的发现代表了一项重大进展,因为它是首批将糖生物学与转录组分析相结合来研究这一机制的研究之一,”岛屿研究中心和环境观测中心(CRIOBE)的研究员、OIST计算神经行为学部门的前研究员Natacha Roux博士详细阐述道
冲绳明纳岛的番茄海葵鱼(Amphiporin frenatus)生活在泡尖海葵(Entacmeaa quadracolor)中。图片来源:Marleen Klann冲绳Seragaki的鞍背海葵(Amphiporin polymnus)在地毯海葵(Stichodactyla haddoni)中。图片来源:Manon Mercader与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯,每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展
适应共存研究小组对海葵鱼如何保持低唾液酸水平有两个主要假设:要么它们的粘液产生细胞表达高水平的酶来切割唾液酸,要么它们粘液微生物组中的细菌负责分解唾液酸。第二个假设得到了先前观察的支持,即当海葵鱼和海葵生活在一起时,它们的细菌群落会随着时间的推移而趋同
OIST海洋生态Evo Devo部门负责人Vincent Laudet教授强调,这可能只是复杂共生关系的一部分
“其他因素可能包括鱼鳞的厚度、物种之间的营养交换以及海葵本身可能的调整。这种关系是互惠互利的,海葵鱼在保护海葵的同时,也有助于保护海葵并提供营养。”他说
未来的研究旨在通过试图操纵该系统来提供这一机制的最终证据——使海葵鱼对海葵蜇伤敏感,而非共生鱼类则具有抗性
然而,这在技术上具有挑战性,仍在进行中。这项研究也很重要,因为它是法国国家科学研究中心(CNRS)和OIST之间新的国际研究实验室合作的第一篇重要论文
More information: Natacha Roux et al, Anemonefish use sialic acid metabolism as Trojan horse to avoid giant sea anemone stinging, BMC Biology (2025). DOI: 10.1186/s12915-025-02144-8Journal information: BMC Biology
Provided by Okinawa Institute of Science and Technology
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