eDNA方法可实时了解珊瑚礁健康状况

人类肠道充满了微生物。有些微生物会使人生病，而另一些微生物则负责平衡肠道健康。但人类并不是唯一健康依赖于这些微生物的物种。珊瑚礁生态系统依靠微生物来回收有机物和营养物质。这些细胞还有助于喂养珊瑚和其他依赖珊瑚礁的生物。 WHOI 的研究人员在七年的时间里(其中包括飓风和珊瑚疾病干扰的时期)检查了美属维尔京群岛的八个珊瑚礁，研究了珊瑚礁水中的微生物。

“几十年来，珊瑚礁一直在减少。气候变化、飓风、疾病和其他压力因素在其中发挥了重要作用。”该研究的第一作者、麻省理工学院-WHOI 联合项目的应届毕业生辛西娅·贝克尔 (Cynthia Becker) 说道。 “珊瑚礁为大约 25% 的海洋物种提供了栖息地，同时也支持了数十亿美元的旅游业和渔业。对我们来说，监测珊瑚礁正在发生的变化非常重要，而珊瑚礁环境中的微生物确实可以帮助我们做到这一点。”

发表在 《环境微生物学》上的研究 “微生物独特地捕获并预测石珊瑚组织损失病和飓风干扰对美属维尔京群岛珊瑚礁的影响” 解释了珊瑚礁干扰对微生物的影响。在研究的两起重大事件(2017 年的飓风“艾尔玛”和“玛丽亚”)以及 2020 年开始的石珊瑚组织损失病爆发期间，水中的铵浓度增加，导致 原绿球 藻数量减少 34%。 原绿球藻 是一种小型光合细菌，它将新的碳带入珊瑚的生态系统，支持其健康，同时也为我们的大气产生氧气。

“我们对珊瑚礁的许多研究都是在宏观生物水平上进行的。然而，珊瑚和鱼类群落的变化可能在数月或数年内都不会被发现。这使得实时跟踪这些脆弱珊瑚礁的健康状况变得困难，”WHOI 的微生物生态学家、该研究的通讯作者艾米·阿普里尔 (Amy Apprill) 说道。

“微生物是珊瑚礁的隐藏引擎，它们生长迅速，对营养、温度、pH 值和其他条件做出反应。通过对水进行采样，我们可以看到干扰的直接影响，并在情况可能恶化之前进行干预以支持珊瑚礁。”

研究人员利用 eDNA 分析了珊瑚礁的微生物群落。这项基因组技术涉及收集珊瑚礁水样(每毫升大约有 100 万个微生物细胞)，并对样品中的微生物 DNA 进行测序以识别微生物。这为科学家提供了一种非侵入性的方式来收集有关珊瑚礁状况的近实时信息。

“了解健康的珊瑚礁微生物群落的组成很重要。如果没有微观和宏观健康的平衡，就不可能拥有健康运转的生态系统。”贝克尔说。 “这一进步的另一个好处是有利于珊瑚礁的恢复工作。微生物可以提供生态系统健康状况的评估。这可以补充视觉评估，以确定珊瑚礁的健康是否已经恢复。”

这项研究得到了蒂芙尼基金会、NOAA、WHOI 海洋风险基金、国家科学基金会和 WHOI 珊瑚礁解决方案倡议的支持。

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