美研究应用创新技术为监测珊瑚礁健康提供新手段

2023年9月21日，由美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、莫特海洋实验室和水族馆以及斯克里普斯海洋研究所的研究人员共同撰写，发表在《美国国家科学院院刊》子刊（PNAS Nexus）上的一项研究表明，微生物和溶解代谢物技术（即新陈代谢过程中产生的化学物质）被广泛应用于佛罗里达附近的珊瑚礁，作为检查珊瑚礁特征的一种新手段，这些技术也具有保护应用。

由于气候变化和其他人类压力，世界各地的珊瑚礁承受着前所未有的压力，大规模应用创新技术有望检测珊瑚礁的健康状况。微生物及其处理的溶解代谢物是海洋生态系统功能的核心，在生物多样性和多产的珊瑚礁生态系统中，人们对这些看不见的海洋特征知之甚少，它们有助于珊瑚礁生物之间的营养循环和信号提示。这项研究表明，珊瑚礁水微生物和代谢物成功地区分了珊瑚礁栖息地，包括地理、珊瑚礁组成和环境特征，它们共同为珊瑚礁生态系统特征提供了新的见解。珊瑚礁是一个动态的生态系统，它们的健康状况会迅速变化，微生物和代谢物基本上是传感器，可以告诉我们珊瑚礁上正在发生什么，并提供比照片更深入的了解。

在这项研究中，研究人员重点关注了佛罗里达州的珊瑚礁（FCR），这是一个500公里长的堡礁，从佛罗里达州迈阿密北部一直延伸到干托尔图加斯国家公园。2019年6月，研究人员检查了FCR沿岸的85个珊瑚礁，以确定珊瑚礁水微生物和代谢物是否以及如何在地理、珊瑚礁底栖生物、疾病和环境参数的背景下区分每个珊瑚礁。在这项研究中，研究人员使用了四种所谓的“组学”方法：通过标记基因扩增子测序的分类微生物组、通过鸟枪宏基因组学的功能微生物组、靶向代谢组学和非靶向代谢组学。为了检查珊瑚礁的状况，研究人员在珊瑚礁附近收集了非侵入性的水样，还对近珊瑚的海水和珊瑚宿主进行了微生物组分类分析。

研究结果表明，微生物和代谢物根据生物地理区域成功地区分了单个珊瑚礁，它们的结合使用为珊瑚礁生态系统参数提供了新的见解，这些参数可能有利于这些重要生态系统的监测、保护和恢复活动。这项研究的开展不仅是因为全球对珊瑚礁的压力，还因为高度传染性的石珊瑚组织损失病（SCTLD）。在研究期间，SCTLD已经影响了佛罗里达州的许多珊瑚礁，但尚未到达遥远的干托尔图加斯，该研究对FCR珊瑚礁生态学的历史和当前研究的广度具有重要价值。而且，这项研究强调了珊瑚礁群落、疾病爆发等干扰和珊瑚礁水的微生物特征之间的联系，这些“无声信号”可以以前所未有的方式深入了解珊瑚礁的健康状况。

来源：中国科学院兰州文献情报中心