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研究人员发现了共生藻类释放糖的新途径。该途径涉及很大程度上被忽视的细胞壁，表明这种结构不仅可以保护细胞，而且在海洋的共生和碳循环中发挥着重要作用。该研究结果于2023年8月18日发表在《eLife》杂志上。
众所周知，微藻与珊瑚和海葵等刺胞动物具有共生关系。藻类利用阳光产生糖和其他碳水化合物，并将它们传递给珊瑚。作为回报，珊瑚为藻类提供营养和庇护所。这解释了为什么肥沃的珊瑚礁在营养贫乏的热带海洋中形成，并部分解决了达尔文悖论。
然而，这种共生关系既微妙又复杂。温度、污染或水化学的最轻微变化都会产生不利影响，导致珊瑚白化或对生态系统产生其他负面影响。科学家们仍然不了解这种关系中的许多复杂过程，但这样做对于保护珊瑚礁及其支持的生物多样性至关重要。
该研究的主要作者、东京大学前沿科学研究生院副教授丸山信一郎解释说：“我们发现，当藻类细胞开始降解自身细胞壁时，就会释放糖。”“即使在不存在共生宿主的情况下，细胞壁的这种破坏也会发生，并且当条件变得更加酸性时，细胞壁的破坏就会增强。”
共生藻类生活在珊瑚细胞(共生体)或海洋动物肠道内的特殊隔间中。这些环境通常呈酸性，研究人员将糖的释放解释为藻类对自然界环境变化的反应。
研究人员还发现糖的释放是由纤维素酶介导的，纤维素酶因其用于分解陆地植物细胞壁而闻名。当藻类经过纤维素酶抑制剂处理时，释放到细胞外的糖量减少，表明纤维素酶对糖链的降解与酸性条件下糖释放的增加直接相关。
Maruyama补充道：“我们的研究结果表明，藻类与珊瑚之间的相互作用比以往想象的更加复杂，这为海洋环境中的碳循环提供了重要的拼图。”
对于下一步，丸山和他的团队将开始阐明糖释放、细胞壁维护和酶反应调节的分子机制。他们已经开始了一个项目，揭示共生藻类分泌的分子的全部多样性，这将进一步深入了解共生体和宿主之间交换的“分子语言”类型。
