海洋共生微生物-上海交通大学微生物.PDFVIP

海洋共生微生物 作者：韩敏奇 上海交通大学生命学院研究生 学号：5050809405 大家都知道，微生物几乎遍及在每一个角落，在地表、土壤、水域中都有微生物的身影， 甚至是空气中或是我们体内也是如此。地球表面的环境系统中，可能唯一没有微生物的只有 活火山口。 如前所述，比如像在人体中存在微生物一样，这些微生物有不少是与别的生物共存的。 一般而言，主要是指那些与动植物紧密地生活在一起的微生物。不过，个人认为，广义上， 应该还包括不同种类的微生物生活在一起，形成一个群落。 我们比较熟悉的这类例子有根瘤菌和植物（绝大多数为豆科植物）的共生关系。豆科植 物的根系为根瘤菌提供营养，而这些微生物通过特殊的途径固氮为植物提供氮源。和我们关 系最密切的例子则是人体内的肠道菌群，这些菌和我们的身体健康息息相关。必威体育精装版的研究表 明，不同细菌间形成的菌落与抗药性有很大的关系。根据这一原理，通过使用某种物质来阻 止它们之间传递信号分子，可以基本消除抗药性。 显然，占地球表面积 71﹪的海洋中，也存在着大量的各式各样的微生物，主要有细菌、 真菌、放线菌、古菌以及噬菌体……。其中有一部分也是与海洋中的动植物一起生存的，或 是相互之间形成独特的菌落，是一种普遍现象。当然，这些微生物除了一些共有的性质外， 还有一些自身的特性，这是由海洋不同于陆地的自然环境造成的。比如嗜盐、耐盐性；嗜冷 性；嗜压性；低营养性；多形态性等等。 通常，微生物和别的生物相互之间的关系有三种：共生、共栖和寄生。共生指微生物和 别的生物在相互受益的情况下，生活在一起；共栖是这两者在彼此无害的情况下共同生存； 而寄生则是只有微生物受益。目前，海洋微生物的研究中，比较热门的是第一种，即共生微 生物，不过也包括共栖微生物。 对于海洋共生微生物的研究，主要是为了获得有用的活性物质，包括一些具有抗菌、抑 菌能力的物质，或者是有抗癌活性的物质，又或是具有特殊功能的酶和酶抑制剂，还有一些 毒素、色素等。 以前，因为这些活性物质都是从某种海洋生物中发现、提取的，科学家也据此认为这些 海洋生物是活性物质的来源。可随着现在的研究表明，其实这些活性物质是与这种生物共生 的微生物合成，再分泌出来的。比如，大家熟知的河豚鱼毒素——河豚毒素 TTX就是由共生 的海洋微生物所产生的次级代谢产物，现在已证明至少有 15 属的浅海或深海微生物能产生 这种毒素；有些科学家从海绵 Hyatella sp.中分离得到一种菌株，其代谢产物为肽类抗生 素，而之前在海绵提取物中也发现有此物质；还有一些海鱼特殊器官中的发光细菌，产生的 荧光类物质，对这些海鱼的生存有很大的帮助。 因此，当我们需要某种海洋生物中的活性物质时，可以从与其共生的微生物中寻找。找 到之后，通过培养这种微生物来获得需要的活性物质。这样，可能成本相对较低，同时能保 证产量。同样的，我们也可以直接搜寻海洋共生微生物，发现新的活性物质。而且，通过研 究这些海洋共生微生物或是与宿主海洋生物之间的相互关系，能够了解这些活性物质产生的 机理、具体的代谢途径等，以此能更好地调节活性物质的生成。 现在研究的海洋共生微生物主要有下面这些：与海绵、水母、海参、河豚、珊瑚、藻类 等共生的微生物。其中，有许多的研究都是围绕海绵共生微生物的。这主要是因为海绵中共 生的微生物种类繁多，有丰富的多样性，是各种海洋生物之最。这些与海绵共生的微生物有 以下这些功能：为海绵提供营养物质、帮助构成海绵的骨架，提供化学防御。从中可以发现 很多有用的活性物质，以及对光合作用、固氮作用机理的进一步研究。还有必威体育精装版的研究表面， 海绵共生微生物（也包括一些别的共生微生物）与海洋中的碳、氮循环有很大的关系。研究 清除这些关系对了解海洋生态情况肯定有很大的帮助，为别的研究领域提供有用的实验数据 和参考依据，或是成立新的交叉学科。 在海洋共生微生物中还有一个独特的研究领域，就是深海海底共生微生物，一般是化能 自养菌与海底无脊椎动物的共生，以及特殊的共生菌落等。这些微生物与海底奇特的能量、 物质循环有关，比如硫循环。 虽然，海洋共生微生物这一研究领域已有了