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深海鮟鱇魚與發光菌關係 或為第三類共生模式

2018/7/19 — 17:15

《finding nemo》內的鮟鱇魚

《finding nemo》內的鮟鱇魚

在過千米、完全黑暗的海底,有一些稱為鮟鱇魚 (Lophiiformes) 居住,牠們不善游泳,多靠臂鰭爬行。而最特別之處是,雌性鮟鱇魚頭部會有一條天線,末端有個「燈泡」,但並非用來照明,而是吸引獵物或作求偶之用;這個燈泡其實是由共生的發光菌形成,但由於鮟鱇魚難以捕捉,學界對鮟鱇魚與發光菌的關係未有深入了解。

由美國康乃爾大學微生物學系副教授 Tory Hendry 領導的研究則首度分析來自墨西哥灣鮟鱇魚頭上的發光菌基因,並成功將之排序,發現發光菌失去了部份自由生存於水中的基因,以換取鮟鱇魚提供養份;研究已刊於 mBio

團隊在墨西哥灣找到的約氏黑角鮟鱇與密棘角鮟鱇
Credit: Hendry, T.A. & et al. (2018).

團隊在墨西哥灣找到的約氏黑角鮟鱇與密棘角鮟鱇
Credit: Hendry, T.A. & et al. (2018).

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現時已知大部份宿主與細菌的共生關係 (symbiosis) 中,細菌不會為了維持關係而作出演化;同樣,宿主與宿主細胞內的共生細菌,也不會透過大幅減少基因,以獲得宿主保護。鮟鱇魚與發光菌的共生關係,則是新發現的第三類共生模式。 Hendry 指鮟鱇魚在一億年前左右演化出來,但最有趣的是其身上發光菌仍繼續演化,基因依然正在減少。不過,這種演化的成因未明。

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從基因組排序顯示,共生的發光菌比自由存在於海水的近親大幅減少了 50% 基因,這些基因均與製造胺基酸以及分解葡萄糖以外養份有關,顯示鮟鱇魚會為發光菌提供這些重要營養。

不過,該些共生發光菌仍保留了小部份獨自生存所需基因,例如可發展出鞭毛、螺旋形尾部等可在水中活動的基因,顯示牠們與鮟鱇魚並不如想像中緊密。另外,共生發光菌亦失去了大多重要感應化學訊號基因,令其難以尋找食物或有用化合物,但即使要脫離鮟鱇魚,發光菌仍有非常有限的基因幫助牠們覓食。

來源:
Phys.org, Glowing bacteria on deep-sea fish shed light on evolution, 'third type' of symbiosis, 18 July 2018

報告:
Hendry, T.A., Freed, L.L., Fader, D. & et al. (2018). Ongoing Transposon-Mediated Genome Reduction in the Luminous Bacterial Symbionts of Deep-Sea Ceratioid Anglerfishes. mBio vol. 9 no. 3e01033-18. doi: 10.1128/mBio.01033-18

文/Alan Chiu 、審核/

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