Cellular mechanisms underlying extraordinary sulfide tolerance in a crustacean holobiont from hydrothermal vents
- 作者：Pei-Hsuan Chou, Marian Y. Hu, Ying-Jey Guh, Guan-Chung Wu, Shan-Hua Yang, Kshitij Tandon, Yi-Ta Shao, Li-Yih Lin, Chi Chen, Kuang-Yu Tseng, Min-Chen Wang, Cheng-Mao Zhang, Bor-Cheng Han, Ching-Chun Lin, Sen-Lin Tang, Ming-Shiou Jeng, Ching-Fong Chang and Yung-Che Tseng
- 期刊： Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences Volume 290, Article ID:20221973 (2023) https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.1973
本所臨海研究站曾庸哲老師實驗室，進行有關龜山島淺海熱泉極端環境系統的生態學探索，以及烏龜怪方蟹所代表生物界「海洋合生體」角色的環境適應與細胞代謝解毒機制研究，刊登在《皇家學會報告生物科學版》期刊（Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences）。這個新發現成果，並獲得《Nature》期刊特別報導，選評刊登於《Nature》的” Research Highlight”。
近來有關生命起源的研究，逐漸將目光轉至熱泉系統的探究，除了因為熱泉噴流中硫的對流活動，可能是構築生物起源的環境背景；而在此環境棲息的生物，也必須演化出耐受熱泉系統高濃度硫化物的特殊機制。因此長期以來，耐受高硫環境的適應與解毒機制一直吸引著研究人員。然而，由於熱泉系統不易接近，導致相關的研究成本過高，以及熱泉系統生物高品質DNA/RNA樣本的取得不易，導致關於熱泉系統生命體的資訊仍是匱乏的。
龜山島淺海熱泉系統位於沖繩海槽南方裂隙的末端，該區域處於早期地質發展階段，具有活躍的火山活動特徵。而烏龜怪方蟹(Xenograpsus testudinatus)是目前在這個淺海熱泉系統首先並唯一被記錄的後生動物。研究團隊藉由本所臨海研究站先天之利，結合分子細胞實驗室以及海上生態調查研究的優點，從事基於體學(Omic)，並結合生理學、生物化學與分子生物學檢視等策略分析，建構出一個針對烏龜怪方蟹「海洋合生體」的全面細胞調適策略模式，並對這種「海洋合生體」面對硫化物代謝與解毒機制，有了全新的認識。研究發現：由宿主烏龜怪方蟹所合成毒性較低的硫代謝物，可經由特殊的細胞穿膜運輸機制，進而被烏龜怪方蟹鰓上表皮細胞內，一同共生的硫化物氧化細菌，接續代謝產生可被細胞運用的能量，進而為烏龜怪方蟹在食物有限的極端熱泉系統環境中，提供珍貴的能量來源。因此，這項研究揭露出「海洋合生體」所賦有的特殊耐硫化物機制，可以對於解釋這個星球上最極端環境生物界間，特殊的共生演化關係，具有代表性的意義。
論文標題：Cellular mechanisms underlying extraordinary sulfide tolerance in a crustacean holobiont from hydrothermal vents
論文連結：https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.1973
《Nature》期刊專文介紹：https://www.nature.com/articles/d41586-023-00035-y