水生动物中的微生物组成和功能 - 海洋微生物生态学

往事淡如云烟 · 发表于海洋科普 2024-5-22 07:39:56

迄今为止，大多数微生物组学研究都集中在单个生物体的宿主相关微生物群上，很少有研究通过综合考虑生态系统中的宿主相关微生物群和自由生活微生物群来研究水生动物微生物组学。此篇综述综合了水生动物微生物组学的研究，介绍了水生生态系统中，特别是水和水生动物之间的组织特异性微生物群的组成和功能，并讨论了影响其结构的环境因素，揭示了水生物种组成和功能的共性。

随着包括全球气候变化、富营养化、海洋酸化和污染等自然和人为变化，水生生态系统面临越来越大的压力。

水微生物在淡水和海洋系统生态学、提供基本生态系统服务和为这些系统提供能源方面都发挥着重要作用。水微生物群落的组成是动态的，随着时间、地理和温度、深度等环境条件的变化而发生变化。然而，水微生物群的各种功能（如初级生产、氮循环和营养代谢等）在全球范围内都保持不变，表明了核心水微生物的功能。

水微生物群是构成水生动物微生物群的微生物库，栖息在水中的动物的微生物群受其局部水微生物群落的组成影响。但是，因为宿主相关的微生物处于众多环境和生物选择压力下，水生动物微生物组学并不是对周围水微生物的直接反映。

水生动物及其组织微生物群在水生微生物环境中共同进化，建立了互利的关系。水生动物微生物群参与宿主的生物功能（如营养获取和包括对病原体的竞争性抑制等的免疫），作为回报，宿主为内外微生物群提供营养和定殖。

水生动物的微生物群对某一宿主物种来说是唯一的，并在呼吸、皮肤和胃肠道中维持微妙的平衡，每一个微生物群落都具有组织特异性生理功能。

水环境和生态位是微生物组成和功能的驱动因素。在水环境中，非生物因素和生物因素调节着微生物的多样性、组成和功能，导致外部环境与个体之间存在着复杂的动态关系。

同时，此篇综述讨论了微生物组学作为水生生态系统健康和生态状况指标的潜在用途；讨论了重点关注的微生物群落与生物体生理学的功能相关性及其克服与全球变化有关的应激源的能力的重要性。

了解水生微生物群与其定殖动物之间的动态关系对监测水质和人类及水生动物的健康至关重要。微生物群与生态系统的功能和健康密切相关（例如动物健康、营养循环和水质）。十年的微生物研究表明，这些复杂的微生物群落对生物或非生物压力形式的环境干扰反应迅速，有时在数小时或数天内即完成反应。微生物对环境干扰的敏感性为微生物群落作为生态系统或宿主健康生物监测的标准生态指标开辟了途径。

并且，此篇综述以有毒蓝藻和微塑料为例讨论了新出现的应激源对水生微生物群落的影响。

最近关于污染物对微生物群影响的研究表明，研究微生物群对环境污染物的反应可更好地理解环境污染物对宿主的毒性。此外，不应忽视污染物对微生物驱动的营养循环的直接影响，以表征其对生态系统功能的影响。