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Dec 20, 2023

말미잘의 달콤한 노력으로 암초 생태계가 번창할 수 있습니다

열대 바다는 일반적으로 영양분이 부족하지만 생물학적으로 광대한 바다를 보유하고 있습니다.

열대 바다는 일반적으로 영양분이 부족하지만 공생 자포동물(산호와 아네모네 포함)이 건설한 생물학적으로 다양한 암초 생태계를 보유하고 있습니다. 다윈 역설(Darwin Paradox)로 알려진 이 명백한 모순은 1842년 찰스 다윈(Charles Darwin)이 처음 설명한 이후 과학자들을 당황하게 했습니다.

이제 국제적인 연구KAUST 연구원이 이끄는 연구진은 말미잘 Aiptasia가 어떻게 공생체로부터 받은 설탕을 분배하여 몸 전체에 질소 폐기물을 효율적으로 재활용하여 영양이 부족한 환경에서도 번성할 수 있는지 보여주었습니다.

Manuel Aranda의 감독 하에 이 프로젝트에 참여한 연구 과학자 Guoxin Cui는 "이전의 많은 연구에서는 제한된 영양분, 특히 매우 부족한 질소가 어디에서 나오는지 알아내기 위해 해양 환경에 초점을 맞추었습니다."라고 말했습니다.

"일부 산호 기반 연구에서는 산호-조류 공생이 이러한 생태학적 핫스팟을 생성했다는 가설을 세웠습니다. 그러나 자포동물이 이러한 대규모 생태계를 구축할 수 있게 하는 근본적인 분자 메커니즘은 여전히 ​​파악하기 어렵습니다."라고 Cui는 말합니다.

Cui는 특히 조직 수준에서 공생 관계를 조사하는 데 관심이 있었습니다. 자포동물은 두 개의 주요 세포층, 즉 위진피와 표피로 구성된 단순한 조직 구조를 가지고 있습니다. 내부 층인 위피(gastrodermis)만이 조류와 세포내 관계를 형성합니다.

먼저, 연구팀은 Aiptasia의 두 조직층을 분리하고 조직 특이적 유전자 발현을 연구하기 위해 레이저 현미해부 기술을 적용했습니다. 그들은 새로운 단일 세포 RNA 서열 분석 기술을 사용하여 미세 세포 규모에서 공생과 관련된 RNA 전사 프로파일을 조사했습니다. 말미잘의 공생을 연구하기 위해 이러한 기술이 사용된 것은 이번이 처음입니다.

이 접근법을 통해 연구자들은 항체 염색을 사용하여 말미잘 내에서 이러한 영양 운반체의 위치를 ​​추적하기 전에 질소 동화와 관련된 주요 운반체를 식별할 수 있었습니다.

Aranda는 "우리는 아네모네가 공생체로부터 받은 포도당을 모든 조직에 분배하기 위해 영양 운반체의 발현과 위치를 변경한다는 사실을 발견했습니다."라고 말했습니다. "체질량의 대부분을 사용하여 환경에서 이용 가능한 암모늄을 처리하는 동시에 생성된 질소 폐기물을 재활용합니다."

공생 관계는 전체 유기체를 질소 동화제로 전환시킨다고 Cui는 말합니다. "이것은 조류가 질소 동화의 유일한 행위자라는 널리 퍼진 믿음에 도전합니다. 아네모네는 또한 이 부족한 영양소를 재활용하는 데 중요한 역할을 합니다. 그들은 분리할 수 없는 하나의 메타 유기체를 형성합니다."

팀은 이 연구가 더 나은 선택적인 번식 방법을 만들기 위한 기초를 제공하고 산호초 생태계를 보호하기 위한 노력에 도움이 되기를 바랍니다. 그들은 다양한 자포동물 분류군과 생태학적 맥락에 걸친 공생 관계를 조사하기 위해 연구를 확대하고 있습니다.

- 본 보도자료는 원래 King Abdullah University of Science & Technology 웹사이트에 게재되었습니다.