在伸手不見五指、低溫高壓且食物匱乏的深海環境中，珊瑚究竟如何構筑起自己生機勃勃的“花園”？這個困擾學界多年的珊瑚深海生存謎題，如今終于有了答案。

日前，由中國水產科學研究院黃海水產研究所、香港科技大學、華大生命科學研究院組成的聯合團隊，首次系統揭示了偽交替深海黑珊瑚的生存智慧——它們依賴體內一套高效、穩定且功能互補的共生系統，完美地適應了極端深海環境。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《細胞宿主與微生物》上。

構建全鏈條分析體系

提起珊瑚，人們首先想到的是淺海海域中色彩斑斕的珊瑚。這些淺海珊瑚的“生存法寶”早已為人熟知——它們體內共生的蟲黃藻能通過光合作用，為宿主源源不斷提供能量，形成“珊瑚—蟲黃藻”的高效共生體系。這也成為學界對珊瑚生存機制的基礎認知。

然而，在200米以下的深海區域，陽光幾乎無法穿透，蟲黃藻的光合作用根本無法開展。更為嚴峻的是，深海區域常年維持低溫（通常低于4℃）、高壓（每加深10米增加1個大氣壓）狀態，上層海水飄落的海洋生物碎屑等有機物極其稀少，僅靠“撿殘羹剩飯”，深海珊瑚根本難以維持自身的生長與繁衍，更不用說構建復雜的生態系統了。

“深海珊瑚既不能像淺海同類那樣依賴蟲黃藻的光合作用，又缺乏充足的外源食物，卻能長期存活并形成群落?！毖芯繄F隊成員、華大生命科學研究院研究員孟亮說，這背后必然存在一種未被發現的特殊適應機制。

此前有研究推測深海珊瑚可能依賴體內微生物生存，但微生物與宿主之間如何分工協作，構建穩定體系，始終是一個未解之謎。

為破解這一謎題，研究團隊跳出傳統海洋生物學單一分析框架，構建了一套融合多學科技術的“宿主—共生菌”全鏈條分析體系。不同于傳統研究僅關注單一微生物或宿主基因，該團隊構建了涵蓋宿主基因組、優勢共生菌基因組等在內的全維度分析體系，為精準解析深海珊瑚共生機制提供了技術支撐。

“我們成功的關鍵在于構建了以偽交替深海黑珊瑚為基礎的研究模型?！泵狭两榻B，團隊對來自南海與西太平洋的跨不同水深與地理區域的14個偽交替深海黑珊瑚樣本進行了系統分析。通過原位雜交鏈式反應等技術，首次清晰勾勒出共生菌在珊瑚體內的分布圖譜和功能分工情況。與傳統認知中“雜亂無章的微生物聚居”不同，深海珊瑚體內的共生菌呈現出“精簡高效、分工明確”的模塊化特征，就像一支訓練有素的功能小隊，共同構建起珊瑚的生存保障體系。

“神仙隊友”各司其職

研究團隊對偽交替深海黑珊瑚體內的4種核心共生菌進行了基因組測序與功能解析，重建了這4種共生菌的高質量基因組草圖，進而揭開了偽交替深海黑珊瑚共生體系的運作奧秘——珊瑚體內的“神仙隊友”雖成員不多，卻個個是精英，各司其職，構建起覆蓋營養供給、解毒、防御、穩態維持的全鏈條服務體系。

其中，氨氧化古菌是“首席營養師”。作為體系的核心成員，它承擔著“能量制造+廢物處理”的雙重職責。珊瑚代謝產生的氨對自身具有毒性，而氨氧化古菌能夠高效氧化氨，同時以此為能量驅動有機碳、多種氨基酸和維生素的合成，并將這些合成產物直接供給宿主珊瑚使用，實現了“廢物資源化”的閉環。

一種此前從未被報道過的新共生菌群（Ca.Bathybacter bathypathes）作為“金牌保健師”，堪稱珊瑚的“健康管家”。它能合成血紅素、硫辛酸等關鍵活性物質，既為宿主珊瑚補充營養，又能增強珊瑚的抗氧化應激能力，幫助珊瑚抵御深海環境中可能遭遇的氧化損傷。

深海并非無菌凈土，病毒等病原體無處不在。珊瑚體內的兩種柔膜菌就像保鏢一樣，進化出了精準的防御機制：一種攜帶Ⅱ型CRISPR/Cas系統，另一種擁有3種限制—修飾系統，二者協同構筑起“雙重防火墻”，有效抵御病毒入侵。

值得注意的是，這些共生菌并非隨機聚集，而是高度集中在珊瑚的中膠層?！爸心z層具有良好的通透性，且富含變形細胞，這為共生體系提供了完美的‘運作平臺’?！泵狭两忉?，這里既能實現營養物質的雙向擴散，又能為共生菌提供安全微環境，使得多種功能能夠在同一空間內高效協同發揮作用。

免疫調控達到動態平衡

學界始終有一個疑問：珊瑚體內寄生著大量微生物，為何珊瑚不將它們當作入侵者清除？這背后，正是珊瑚獨特的“免疫智慧”在發揮作用，維系著共生體系的穩定運行。

研究團隊通過分子機制解析，構建了宿主調控共生菌穩態的“動態平衡模型”。研究發現，珊瑚的內/外胚層細胞會通過模式識別受體實時監測共生菌的數量和狀態。當菌群數量過多時，這些模式識別受體就會通過MyD88接頭蛋白激活信號通路，進而誘導TNF-α等因子表達，招募中膠層的變形細胞對多余細菌進行“可控吞噬”。這不僅能清除過量菌群，還能將其消化轉化為營養物質。此外，C型凝集素、清道夫受體等還會參與精細調控，確保菌群數量始終維持在最優水平。

“這種適度調控而非徹底清除的免疫策略，是共生體系長期穩定的核心保障?！泵狭琳f，這一發現首次揭示了深海珊瑚與共生菌和諧共處背后的分子邏輯，闡明了營養供給、氨解毒、抗氧化、病毒防御以及免疫穩態多重功能耦合的分子邏輯，為理解深海生態系統的物質循環、評估生物對極端環境的適應潛力和生態系統韌性提供了理論框架，將助力深海生物多樣性評估和深海生物功能基因資源挖掘。（記者 王祝華 通訊員 陳柔汐）