研究：藻類降解細胞壁 供給珊瑚養分

藻類與珊瑚、海葵等刺胞動物屬於共生關係，珊瑚提供藻類棲身之所，藻類則將光合作用產生的糖類和營養傳輸給珊瑚。日本東北大學（Tohoku University）研究團隊發現藻類提供珊瑚養分的途徑：藻類降解自身的細胞壁後傳送糖類給珊瑚。

珊瑚對生存環境要求非常高，只能在適當的海水溫度、低汙染和少化學品的海洋中生存。環境哪怕出現最輕微的變化，都可能導致珊瑚白化或死亡。

由藻類和珊瑚等生物形成的珊瑚礁是許多魚類、甲殼類動物和其他海洋生物的重要棲息地，因此被稱為「生物多樣性寶庫」。

而珊瑚與藻類的共生關係，既微妙又複雜。大多數珊瑚都依靠甲藻（Breviolum minutum）和其他微型藻類光合作用產生的糖類，滿足大部分能量需求，而珊瑚則為甲藻提供了一個家。

共生甲藻類主要生存於珊瑚細胞（共生體）或海洋動物腸道內特殊隔間，這種環境通常呈現酸性。

科學家仍不了解共生關係的許多複雜過程，包括糖類是如何從藻類共生體中釋放出來並供宿主吸收。不過，他們認為了解藻類對於保護珊瑚礁及其支持的生物多樣性至關重要。

研究發現，甲藻在酸性環境中釋放的葡萄糖量較高，且分泌的半乳糖同樣呈現增加趨勢，這顯示酸性環境增強了甲藻釋放糖類。

為了弄懂甲藻的糖類分泌機制，研究團隊對這些藻類的基因和它們在酸鹼環境中的變化，進行篩檢和實驗。

結果發現，糖的釋放是由纖維分解酵素分解細胞壁產生，而這種纖維分解酵素因其用於分解陸地植物細胞壁而聞名。

這一發現說明，藻類共生體透過細胞壁降解，將單醣釋放到宿主刺胞動物（海葵、珊瑚）的細胞內，達到互利共生體的目的。另外，在酸性環境下觀察到藻類細胞壁的皺紋和剝落，顯示甲藻的細胞壁在酸性條件下改變形態和品質。

但目前科學家尚不清楚共生藻科的細胞壁成分，與半乳糖分泌的作用機制。不過，甲藻在酸性環境中半乳糖分泌大幅增加這是事實。而這種釋放糖的方法，能給宿主（珊瑚）提供多大的能量，仍有待進一步研究。

研究主要作者、東京大學前沿科學研究生院副教授丸山信一郎（Shinichiro Maruyama）解釋，「我們發現藻類細胞開始降解自身細胞壁時，就會釋放糖。即使藻類不是處於共生宿主的情況下，這種細胞壁的破壞也會發生。若環境條件變得更加酸性時，藻類的細胞壁破壞就會增強。」

丸山補充道，「我們的研究結果顯示，藻類與珊瑚之間的相互作用，比以往想像的更加複雜，這為海洋環境中的碳循環提供了重要的拼圖。」

日本東北大學和丸山的研究團隊將繼續研究有關於糖釋放、細胞壁維護和酶反應調節的分子機制，揭開共生藻類分泌的分子的多樣性，同時進一步深入了解共生體和宿主之間交換的「分子語言」。研究成果已發表於《eLife》生命科學雜誌。◇