廈門大學Science文章：令人驚奇的基因組

　　甲藻（dinoflagellate）并不快樂。在好的時候，這些微小的海洋生物自由漂浮生活在海洋中，或是與珊瑚（corals）共生，成為一大群軟體動物、小魚和珊瑚物種的午餐。其中的一些甲藻能夠生物發光，因此會在夜里發光。但在不好的時候，甲藻會用赤潮毒害貝類養殖區，拋棄珊瑚礁讓其緩慢地白化死亡。

　　現在越來越多的時候，處于不好的狀況。為了找到答案，由來自廈門大學、康涅狄格大學、華大基因等處的研究人員組成的一個研究小組，第一次測序了甲藻物種S. kawagutii的完整基因組。研究結果發布在11月6日的《科學》（Science）雜志上。

　　研究的領導者、廈門大學千人計劃特聘教授林森杰（Senjie Lin）說：“這一物種是珊瑚礁必不可少的內共生生物。”內共生生物是一種生活在另一生物體內的生命形式。林森杰說，S. kawagutii對珊瑚而言必不可少，珊瑚依賴甲藻的光合作用作為糖類及營養化合物的來源。沒有甲藻，珊瑚會白化，無法生長，通常死亡。但這種關系似乎對于S. kawagutii來說并非必不可少，盡管在營養物貧乏的海洋生態環境中，珊瑚宿主的代謝廢物提供了豐富的營養物質供應。

　　研究人員懷疑，當條件不符合它們的喜好時，甲藻可以脫逃，將自身變為不能滲透的小孢囊，等待適合于再度移居珊瑚的時機。這一易變性或許可以解釋有關S. kawagutii的另一個謎題：它具有對共生生物而言極大的基因組。通常，內共生生物以及與甲藻親緣關系密切的寄生蟲如瘧原蟲都依賴于宿主的細胞機器，缺乏獨立生存生物擁有的許多基因。為什么S. kawagutii會有如此多的基因呢？

　　林森杰說：“這是我們不明白的一個謎題。”

　　林森杰和同事們分析了S. kawagutii的完整基因組，將之與相關生物的遺傳密碼進行了比較。研究人員發現了一些令人驚訝的事情。例如，他們發現了一些與有性生殖有關的基因。像其他的甲藻一樣，S. kawagutii通常是無性生殖。一個甲藻簡單一分為二。但是當甲藻變為孢囊時，它們優先有性生殖，與其他甲藻混合它們的遺傳物質，或許是希望其中的一些后代將獲得更適合壓力環境的性狀。以往從未在其他甲藻中發現性相關基因。研究結果表明S. kawagutii確實是在不好的時候與珊瑚生活在一起。

　　研究人員還發現，S. kawagutii具有一個基因調控系統，看起來它可以調控珊瑚中的某些基因——換句話說，甲藻或可操控宿主的遺傳表達來使環境令自己感到更舒服。

　　林森杰說，他們發現的遺傳證據有力表明了，S. kawagutii在共生歷史過程中改變了它的遺傳構成，以更好地適應生活在特定宿主體內，應對氣候改變和污染施加的壓力。認識它的基因組將有望幫助研究人員更好地了解其他的甲藻。有很多的物種在海洋生態系統中發揮許多不同的作用。

　　當赤潮時貝殼類動物吃下甲藻，生成的毒素會在貝殼類動物體內聚集，隨后毒害更大的動物，造成巨大的經濟損害和公共衛生問題，這在全球已變得越來越常見。林森杰的研究小組希望，下一次測序一種沿長島北岸導致赤潮的甲藻的基因組。最終，他希望能夠解釋甲藻進化的機制以及環境條件是如何影響它們奇怪的生活方式的。