一只小乌贼和它发光的细菌为共生关系提供了新的线索

时间：2021-03-11 00:00:00 来源：网络整理

夏威夷短尾乌贼和生活在其发光器官中的发光细菌之间的关系已经被作为共生模式研究了几十年。现在，研究人员已经使用了一种强大的化学分析工具来识别一种由细菌产生的小分子，这种小分子似乎在它们的光器官定居中扮演着重要的角色。这项研究发表在3月9日的mBio杂志上，为科学家们对这种标志性共生关系中涉及的化学信号的理解增加了新的线索。通讯作者劳拉·桑切斯是加州大学圣克鲁兹分校的化学和生物化学副教授，她说:“即使在这样一个研究充分的系统中，仍然有新的东西有待发现，这令人兴奋。”

夏威夷短尾乌贼是一种小型夜行乌贼，大约拇指大小，生活在沿海浅水，白天躲在沙子里，晚上出来捕食小虾和其他猎物。乌贼的光器官发出的生物荧光方向向下，并能根据月亮和星星的光强度进行调节，可消除乌贼的阴影，掩盖它的轮廓。这种“反照明”策略可以帮助乌贼隐藏自己的身体，既不被生活在海底的捕食者发现，也不被自己的猎物发现。

幼短尾乌贼刚孵化时是完全没有细菌的，但在几个小时内，它的光器官就会被一种非常特殊的叫做费氏弧菌的细菌占据。乌贼宝宝进入的环境中，每毫升海水中充满了成千上万种细菌和数百万个细菌细胞，其中只有很小一部分是V.费雪氏菌。然而，只有那些特别适应的细菌才能在光器官内安家。

“这是一种非常优雅的共生关系，”桑切斯说。“我们已经知道，并非所有的V. fischeri菌株都是一样的——有些菌株比其他菌株更擅长殖民——我们想知道这是否由化学信号决定的。”

桑切斯的实验室使用了一种称为成像质谱的技术，这种技术可以让研究人员直接可视化样本中各种分子的空间分布，比如乌贼标本或细菌菌落。大多数检测样本中特定分子位置的技术，都涉及要标记目标分子。但是质谱成像可以进行无靶标的分析——换句话说，你不需要知道你要找的是什么。

桑切斯解释说:“很难想象生物体中的化学成分。”“通过质谱成像，我们可以直接检测化学物质，知道它们在样本的什么地方。”

这项研究中鉴定的小分子是一种二酮哌嗪(DKp)，一种环二肽家族。这种特殊的DKp——cyclo(d -histidyl- l-脯氨酸)，或cHp-3——可直接在被捕获乌贼的光器官中被检测到。同时，费氏弧菌也增加了生物膜形成，与定殖能力有关。另外，细菌培养物补充cHp-3可导致生物发光强度的依赖性增加。

桑切斯说:“我们知道，当共生关系建立时，它是在定植的最初几个小时产生的，我们也知道它影响细菌的发光，生物发光和定植联系在一起。”结果表明cHp-3是这种共生关系特有的重要化学信号，但研究人员还没有确定它的确切作用或其相互作用的细节。

“我们现在正在努力。桑切斯说:“我们不知道其中涉及的机制，但发生的事情比我们想象的要多得多。”“我们的下一步是找到产生它的基因群，并发现它的广泛应用。”

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