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我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,在我们看到的最远的物体的情况下,光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。
——霍金《时间简史》

生活在珊瑚礁上的植物、动物甚至微生物都进化出了各种各样的防御策略来保护自己免受捕食者的侵害。有些人有身体上的防御,比如刺和伪装。另一些则有特殊的行为——比如乌贼会喷墨——这让它们得以逃脱。软体动物或不能移动的生物,如海绵、藻类和海鞘,通常用味道不好或有毒的有毒化学物质来保护自己。
一些不能自己制造化学*器武**的动物以有毒生物为食,窃取它们的化学防御系统,并进化出对它们的抵抗力。其中一种动物就是生活在夏威夷周围礁石上的海蛞蝓,它以有毒的苔藓藻类为食。海洋科学家怀疑这种毒素是由一种生活在藻类中的细菌产生的,但他们只是发现了罪魁祸首,并对蛞蝓、海藻和微生物之间的复杂关系进行了分析。
最终,有毒化学物质使捕食者和猎物能够在珊瑚礁上共存,增加了它们的多样性。这一点很重要,因为多样化的生态系统更稳定、更有弹性。更深入地了解多样性的驱动因素,将有助于珊瑚礁的管理和保护。
作为海洋科学家,我们也研究海洋中的化学防御。我们在乔治亚理工学院的实验室小组探索海洋生物如何利用化学信号来解决竞争、疾病、捕食和繁殖等关键问题。这就是为什么我们对这个新的细菌物种的发现感到特别兴奋。
化学防御的起源
在发表在《科学》(Science)杂志上的一篇报告中,普林斯顿大学(Princeton University)和马里兰大学(University of Maryland)的研究人员发现,一组经过充分研究的有毒防御化学物质卡哈拉利德(kahalalides),实际上是由一种细菌产生的,这种细菌生活在一种特定海藻的细胞内。
科学界长期以来一直推测,可能是一种细菌产生了卡哈拉利德。因此,产生卡哈拉盐的细菌——属于黄杆菌纲——的发现,解开了一个长期存在的科学之谜。
苔藓植物为细菌提供了一个安全的环境,为它们提供了生命和制造卡哈拉利德所必需的化学物质。作为回报,细菌为藻类产生毒素,保护它们免受饥饿的鱼冲刷珊瑚礁。但海藻并不是唯一从中受益的生物。
kahalalides最初是在20世纪90年代初发现的,它也保护着一种食用它的海蛞蝓,Elysia rufescens。海蛞蝓从海藻中积累毒素,从而保护它们免受捕食者的伤害。

1871年,威廉·哈珀·皮斯(William Harper Pease)在他对该物种的原始描述中,重点描绘了一幅绘有紫堇海蛞蝓的彩*图色**画。https://en.wikipedia.org/wiki/Elysia_rufescens
发现细菌和海藻之间的共生关系来产生化学防御是值得注意的。在无脊椎动物(如海绵)的细胞内生活着许多细菌,它们可以制造有毒的化学物质,但与生活在海草细胞内的细菌合作生产毒素是不寻常的。
这一发现为我们对产生塑造珊瑚礁生态系统的化学物质的生态关系类型的理解增加了一个新的维度。
毒素的药用潜力
我们的实验室拥有一支由海洋化学家、微生物学家和生态学家组成的热情的多学科团队,他们致力于理解化学物质如何促进海洋环境中物种之间的相互作用。
我们还利用生态学的观点指导从海洋生物中发现新的药物。海洋生物用来与环境相互作用的化学物质,包括保护它们免受捕食者伤害的毒素,往往显示出很有希望的医学应用。事实上,最毒的卡哈拉利特,卡哈拉利特F,已经成为治疗癌症和银屑病的临床试验的焦点。
目前,我们与南太平洋大学的Katy Soapi领导的一个研究小组合作,在斐济和所罗门群岛进行实地考察。在那里你可以找到我们水肺潜水进行生态实验或收集藻类和珊瑚微生物带回实验室研究。

Julia Kubanek在斐济的野外工作中收集样本。Julia Kubanek, CC BY-SA
在野外工作的过程中,我们有机会观察苔藓植物,并被其可爱的外表所震撼,在粉红色、灰色、棕色和蓝色的珊瑚礁衬托下,它那明亮的绿色显得格外引人注目。
kahalalides的故事是一个很好的提醒,即使seaweed-associated细菌可能是人眼不可见,鱼捕食者,微生物和化学物质发挥重要作用在塑造珊瑚礁的结构和多样性,通过允许有机体的繁荣的捕食。

斐济珊瑚礁包含了大量的物种,其中一些含有未知的有毒化合物。Julia Kubanek, CC BY-SA
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许来日方长
那年的毕业晚会灯光绚烂,我们仿佛看不见彼此哀伤的容颜。说好了以后要常相见,却不料从此再未起见。

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There are mysteries in the universe we were never ment to solve.But who we are,and why we are here,are not among them.Those answers we carry inside.
宇宙中有许多谜团,是我们永远无法解开的,但我们的身份以及存在的原因,并非无法解答,这些答案就在我们躯体之中。
Whenever you look to the stars,think of one of them as my soul.Defend this family,algae,as they have you,defend all they can be.
当你抬头仰望星辰,请把其中的一颗星星,当成我的灵魂,请守护这一家人,藻类。如同他们守护你一般,守护他们,守护他们的未来。

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