研究发现微生物群落在珊瑚沉睡过冬时发生变化

随着冬天的临近，许多动物——从熊和松鼠到寄生蜂和一些幸运的人类——都蹲下来休息。北方星珊瑚(Astrangiapoculata)在此期间也进入休眠或静止的冬眠状态。但是它睡觉时微生物组会发生什么变化呢?

由加州大学戴维斯分校助理教授AnyaBrown领导的一项研究发现，当这种珊瑚进入休眠状态时，微生物群落会发生变化，从而为其提供重要的季节性重置。这项工作可能会对与气候变化和其他环境问题作斗争的温暖水域中的珊瑚产生影响。

“最基本的休眠是对环境压力的反应——在这种情况下，是冷压力，”布朗说，他是加州大学戴维斯分校博德加海洋实验室进化与生态系的一员。“如果我们更多地了解这个恢复期，它可能有助于我们了解哪些微生物可能负责在温暖的热带系统中恢复珊瑚。”

该研究与伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)和罗杰威廉姆斯大学的科学家一起发表在《应用与环境微生物学》杂志上，首次证明了海洋动物休眠时微生物群落的持续转变。

WHOI的副科学家、合著者AmyApprill说：“这项研究表明微生物对压力做出反应并以可预测的模式恢复。”“这些基础知识可以帮助我们为受压的热带珊瑚开发益生菌或其他微生物疗法。”

从2020年10月到2021年3月，研究人员潜入60英尺深、接近40华氏度的寒冷水中，从马萨诸塞州伍兹霍尔的一个码头收集了10个不同的A.poculata珊瑚群落。这种珊瑚发现于从墨西哥湾到马萨诸塞州的大西洋水域。随着水温变冷，珊瑚会缩回触须，停止进食或对触摸做出反应，然后进入休眠状态。

科学家们对野生珊瑚休眠前、休眠期间和休眠后的微生物群进行了表征。他们发现，当珊瑚“睡觉”时，它的微生物群会排出喜欢营养的微生物和与病原体相关的微生物，同时增加可能在珊瑚不再进食时提供氮的微生物。科学家们发现，这种重组有助于珊瑚维持其微生物群落结构。

“我们长期以来一直假设Astrangia的季节性休眠可以让珊瑚微生物组重新设置和重组，”共同作者，罗杰威廉姆斯大学副教授KotySharp说。“我们的研究发现了在那个休眠期进行洗牌的证据，这可能有助于我们识别对珊瑚健康和从干扰中恢复至关重要的微生物相关物。”

为什么珊瑚会醒来?

通过这项研究，一种海洋物种——珊瑚A.poculata——现在加入了熊、松鼠、蟋蟀和其他动物名单，发现它们在休眠时微生物组会发生变化。例如，当松鼠在冬眠期间禁食时，地松鼠的肠道微生物组在氮循环中起着重要作用。

“这项工作提出了很多问题，”布朗说。“一个重要的问题是：为什么珊瑚会在早春‘醒来’?这项研究表明，关键的微生物群可能在触发这种珊瑚休眠的开始或出现以及调节其微生物组方面发挥重要作用。”