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培育|開(kāi)啟珊瑚生物學(xué)研究的新紀(jì)元！科學(xué)家培養(yǎng)出第一個(gè)穩(wěn)定的珊瑚細(xì)胞系

 
根據(jù)4月25日發(fā)表在《海洋生物技術(shù)》上的一項(xiàng)研究，日本的研究人員已經(jīng)在珊瑚中建立了可持續(xù)的細(xì)胞系。科學(xué)家們報(bào)道，八種細(xì)胞培養(yǎng)物中有七種是從石質(zhì)珊瑚Acropora tenuis播種的 ，成功地連續(xù)繁殖了超過(guò)10個(gè)月。
該研究的資深作者，沖繩科技大學(xué)研究生院海洋基因組學(xué)部負(fù)責(zé)人佐藤教授說(shuō)：“過(guò)去為海洋生物，尤其是珊瑚建立穩(wěn)定的細(xì)胞系非常困難。” “這項(xiàng)成功可能被證明是對(duì)這些至關(guān)重要的動(dòng)物的生物學(xué)有了更深入了解的關(guān)鍵時(shí)刻。”
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在自然的海洋環(huán)境中生長(zhǎng)的Acropora tenuis菌落，并轉(zhuǎn)移到水族館以誘導(dǎo)產(chǎn)卵。圖源：OIST
Acropora tenuis，中文稱(chēng)柔枝軸孔珊瑚，是在熱帶和亞熱帶珊瑚礁中發(fā)現(xiàn)的最常見(jiàn)的珊瑚類(lèi)型。這些石質(zhì)珊瑚是速生植物，因此在珊瑚礁的結(jié)構(gòu)形成中起著至關(guān)重要的作用。
但是， Acroporidae tenuis珊瑚特別容易受海洋環(huán)境變化的影響，當(dāng)溫度高漲或海洋酸化時(shí)，常會(huì)發(fā)生漂白事件。佐藤教授解釋說(shuō)，通過(guò)細(xì)胞系建立有關(guān)這些珊瑚基本生物學(xué)的知識(shí)有一天可以幫助保護(hù)它們免受氣候變化的影響。
由于成年珊瑚擁有各種各樣的微觀海洋生物，因此該小組選擇嘗試用珊瑚幼蟲(chóng)創(chuàng)建細(xì)胞系，以減少交叉污染的機(jī)會(huì)。使用幼蟲(chóng)細(xì)胞的另一個(gè)好處是，它們比成年細(xì)胞更容易分裂，有可能使其易于培養(yǎng)。
研究人員在實(shí)驗(yàn)室中使用珊瑚標(biāo)本來(lái)分離卵子和精子，并使卵子受精。珊瑚幼蟲(chóng)發(fā)育后，便將幼蟲(chóng)分離成單個(gè)細(xì)胞，并在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)。最初的嘗試以失敗而告終。
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珊瑚是最簡(jiǎn)單的動(dòng)物之一，在早期胚胎發(fā)育中僅形成兩層細(xì)胞（稱(chēng)為胚層），即內(nèi)層（內(nèi)胚層）和外層（外胚層）。圖源：OIST
在第二年，研究小組發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)向細(xì)胞培養(yǎng)基中加入一種叫做纖溶酶的蛋白酶，就可以阻止石質(zhì)珊瑚細(xì)胞死亡并保持其生長(zhǎng)。兩到三周后，幼蟲(chóng)細(xì)胞發(fā)育成八種不同的細(xì)胞類(lèi)型，它們的顏色，形式和基因活性都不同。八分之七繼續(xù)無(wú)限分裂，形成新的珊瑚細(xì)胞。
這項(xiàng)研究最令人興奮的進(jìn)展之一是，某些細(xì)胞系的形式和基因活性與內(nèi)胚層細(xì)胞相似。內(nèi)胚層是珊瑚卵受精后約一天形成的細(xì)胞內(nèi)層。重要的是，內(nèi)胚層中的細(xì)胞摻入了共生藻類(lèi)，它們能夠光合作用并提供養(yǎng)分來(lái)維持珊瑚。
教授說(shuō)：“目前，珊瑚生物學(xué)最迫切的需求是了解珊瑚動(dòng)物與其光合共生體在細(xì)胞水平上的相互作用，以及這種關(guān)系在壓力下如何崩潰，從而導(dǎo)致珊瑚白化和死亡。”戴維·米勒（David Miller），澳大利亞詹姆斯·庫(kù)克大學(xué)（James Cook University）的首席珊瑚生物學(xué)家，未參與此項(xiàng)研究。
他繼續(xù)說(shuō)：“在確認(rèn)文化中的這些細(xì)胞代表珊瑚內(nèi)胚層的情況下，將有可能對(duì)珊瑚/光共生體相互作用進(jìn)行詳細(xì)的分子分析。據(jù)此，人們有望真正了解和防止珊瑚白化。”
使用這些細(xì)胞系進(jìn)行未來(lái)研究的意義是深遠(yuǎn)的，從研究單個(gè)珊瑚細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)污染或更高溫度的研究到研究珊瑚如何產(chǎn)生建立其骨骼的碳酸鈣。研究還可以提供有關(guān)珊瑚如何發(fā)育的進(jìn)一步見(jiàn)解，從而可以提高我們的珊瑚養(yǎng)殖能力。
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