빛 공급에 따른 대형 저서 유공충의 대사 활동 변화

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8240(2023) 이 기사 인용

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이 기사에 대한 저자 수정 사항은 2023년 6월 6일에 게시되었습니다.

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우리는 다양한 조명 조건에서 공생체를 함유한 대형 저서 유공충 Heterostegina depressa의 대사 활동을 연구했습니다. 가변 형광을 통해 추정된 광공생체의 전반적인 광합성 성능 외에도 표본(=홀로비온트)의 동위원소 흡수(13C 및 15N)가 측정되었습니다. Heterostegina depressa는 15일 동안 어둠 속에서 배양되거나 자연광 조건을 모방한 16:8 시간 명암 주기에 노출되었습니다. 우리는 광합성 성능이 조명 공급과 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 그러나 광공생체는 장기간의 어둠 속에서도 살아남았으며 어둠 속에서 15일 후에 다시 활성화될 수 있었습니다. 홀로비온트의 동위원소 흡수에서도 동일한 패턴이 발견되었습니다. 이러한 결과를 바탕으로 우리는 13C-탄산염과 15N-질산염 동화가 주로 광공생체에 의해 제어되는 반면, 15N-암모늄과 13C-글루코스 활용은 공생체와 숙주 세포 모두에 의해 조절된다는 것을 제안합니다.

대형 저서 유공충(LBF)은 산호초 및 해초 초원과 같은 얕은 해양 생태계의 필수 구성 요소입니다. LBF는 기후 변화에 민감하며 온도나 염도1와 같은 물리적 매개변수 변화에 거의 즉각적으로 반응합니다. 최근 수많은 연구에서 유공충 군집이 환경 매개변수와 그 변화를 모니터링하는 데 민감한 생물지표라는 사실이 밝혀졌습니다. Schmidt et al.2는 온난화와 해양 산성화가 LBF에 미치는 복합적인 영향을 조사한 결과, 온도 상승이 석회질 유기체에 더 부정적인 영향을 미친다는 사실을 보여주었습니다. 용해된 CO2의 농도. 그러나 이 영향은 조사된 분류군3,4,5에 따라 달라집니다. 특히 탄산염 테스트에 더 많은 Mg2+를 포함하는 종은 군집 대사로 인한 일일 pH 변동에 대해 (사후) 높은 완충 능력을 갖기 때문에 산호초의 화학적 평형에 중요합니다6. 일반적으로 살아있는 LBF의 집합은 서식지 깊이, 조명 공급 및 물의 움직임과 같은 물리적 매개변수에 크게 의존합니다. LBF 활동을 관찰하는 것은 해수8의 화학적 오염물질을 검출하는 데 적합합니다. 따라서 LBF의 정기적인 모니터링은 산호초의 건강 상태를 특성화하는 중요한 도구로 사용될 수 있습니다. 이 접근법은 Hallock et al.9에 의해 FORAM 지수(Reef Assessment and Monitoring의 Foraminifera)로 처음 확립되었으며 환경 변화와 관련된 유공충 집합체의 변화를 기반으로 합니다. 이어서 유공충 동물군의 구성만을 조사함으로써 산호초의 건강상태를 분류하는 것이 가능하다9, 10.

LBF는 풍부하기 때문에 전 세계적으로 탄산염 퇴적물에 상당한 양의 기여를 합니다11. 그들은 또한 지구 탄소 순환과 산호초의 퇴적물 생성에 근본적인 역할을 합니다11. 일반적으로 LBF에는 최대 수 mm12의 대형 크기 개발에 중추적인 역할을 하는 광공생체가 포함되어 있습니다. 광공생체를 수용하는 종은 유공충 유기체 내의 빛 공급을 최적화하기 위해 증가된 테스트 크기, 특수 챔버 배열 및 초구조적 변형을 갖습니다. 특히 고갈된 용존 유기물 함량과 결합된 높은 광 공급이 있는 환경에서는 조류 공생체가 유리합니다. 흥미롭게도, 대부분의 LBF는 혼합 영양이지만, 내부 공생 없이는 더 오랜 기간 동안 생존할 수 없습니다. LBF에 대해서는 매우 다양한 진핵 조류 공생체가 알려져 있을 뿐만 아니라 시아노박테리아와 박테리아도 LBF 대사에 크게 기여하는 것으로 추정됩니다. 내공생체는 숙주의 식량 가용성, 수온, 조명 공급 및 염분과 같은 여러 요인에 의해 제어됩니다.