近日，中國科學(xué)院海洋研究所李超倫課題組和孫松課題組合作在深海偏頂蛤適應(yīng)深海高硫化物環(huán)境機(jī)制方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以題為“Adaption to hydrogen sulfide-rich environments: Strategies for active detoxification in deep-sea symbiotic mussels, Gigantidas platifrons”的研究論文發(fā)表于環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域期刊Science of the Total Environment（JCR 1區(qū)，IF 7.96）。
深海冷泉和熱液孕育著獨(dú)特的生命形式和特殊的生命過程。深海大型生物依靠體內(nèi)共生或體表附生微生物的化能合成作用提供物質(zhì)能量，聚集形成繁茂的生物群落。然而，深海環(huán)境特別是熱液環(huán)境中，富含硫化物和重金屬等有毒物質(zhì)。對于深海生物環(huán)境適應(yīng)性和解毒機(jī)制的解析是認(rèn)識和理解深海生命過程的重要方面。
平端深海偏頂蛤Gigantidas platifrons是少數(shù)能同時(shí)生活在冷泉和熱液生境中的大型生物之一，為深海共生生物環(huán)境適應(yīng)性研究提供了天然的生物模型。本研究基于“科學(xué)”號在我國南海冷泉和日本沖繩海槽熱液區(qū)采集的深海偏頂蛤樣品，開展了宏轉(zhuǎn)錄組測序和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果揭示深海偏頂蛤從細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)的系列硫化物氧化和解毒機(jī)制。首先，鰓絲細(xì)胞外表面附生硫氧化細(xì)菌，能夠?qū)ν獠凯h(huán)境中的硫化物進(jìn)行氧化；其次，內(nèi)共生的甲烷氧化菌利用硫氧化基因氧化細(xì)胞內(nèi)的硫化物，為貽貝宿主提供額外的電子和能量來源，提高其對環(huán)境的適應(yīng)能力；此外，深海偏頂蛤基因組編碼多拷貝的SQR蛋白，通過線粒體硫化物氧化途徑快速解毒，并為線粒體氧化磷酸化提供電子促進(jìn)能量合成。本研究揭示的深海偏頂蛤及其共附生菌的協(xié)同解毒機(jī)制，為深海共生生物特殊環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制提出了新的認(rèn)識。
深海偏頂蛤采樣點(diǎn)
深海偏頂蛤及其鰓絲共附生菌的硫化物氧化和解毒模式圖
中國科學(xué)院海洋研究所孫妍博士、王敏曉副研究員為論文共同第一作者，李超倫研究員和孫松研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、重大科學(xué)裝置基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、“科學(xué)”號高端用戶項(xiàng)目支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721051299
