2015年12月1日

海洋美食街上的覓食策略

作者/陳俊堯(慈濟大學生命科學系助理教授,熱愛細菌的細菌人,研究領域為微生物生態,對環境微生物社會的興趣遠大於對人類社會的興趣,近年來亦致力於科普寫作的實踐與推廣)

珊瑚礁被認為是海洋中的雨林,是生物多樣性極高的地方。除了魚蝦貝類會選擇這裡棲身,海綿、海星、海膽也是住民。數量更多的是肉眼看不見的微生物,像是藻類、細菌、病毒們,也選擇在這裡安身立命。

早在多細胞動物出現之前,細菌已經在海洋裡待了20億年了。動物在充滿細菌的環境裡誕生成長,自然得跟它們交朋友。但上一代的好朋友不能傳給下一代,新生的個體需要自己去認識新朋友。世世代代的海洋生物靠著與身上的細菌在時間長河中所達成的默契,在每一代的時光中重新找到對方。像夏威夷短尾烏賊靠著體內的費雪弧菌發光,藉以打破自己滑過珊瑚礁的身影輪廓,以求躲過掠食者的偵測。這種烏賊必須在出生後的一兩天內召喚海水裡的費雪弧菌,這輩子才能得到細菌朋友的幫助來保命。短尾烏賊會在這段時間分解體內的幾丁質,用這氣味吸引海水中路過的費雪弧菌,讓它們循著化學氣味游進還在發育中的發光器裡,並長久住下。一切就像熟知彼此暗號的老朋友那般自然。

海洋美食街
珊瑚的健康也得仰賴微生物盟友的幫助。例如,甲藻是珊瑚主要的共生藻,在表皮下行光合作用,並將製造的養份分享給珊瑚。有趣的是,這些甲藻會合成小分子的二甲基硫基丙酸(Dimethylsulfoniopropionate, DMSP) 來對抗海水的高滲透壓,但這些DMSP不會只留在甲藻體內,而會不斷的往外漏,於是只要珊瑚身上有甲藻存在,附近海水裡就會有DMSP的累積。於是,珊瑚便成了不打烊的美食街,持續釋出DMSP、胺基酸和醣類,加上珊瑚的黏液也是醣蛋白,都是細菌可以利用的養份,進而吸引了更多的微生物。

在過去的研究中,海洋微生物學家已經知道珊瑚的黏液或DMSP能吸引某些海洋細菌。雖然海洋環境裡有各式各樣的細菌,但並不是每一種都甘願被人類豢養在實驗室裡。所以,即便我們知道某些實驗室裡培養的海洋細菌對珊瑚的味道有反應,但是真正住在珊瑚礁一帶的海水細菌到底會不會這招,特別是那些從來不曾在人類實驗室裡出現過的菌種,還真的是個謎。......【更多內容請閱讀科學月刊第552期】

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