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養毒菌防身的苔蘚動物

Jonathan Linneman 和他的研究海報

Jonathan Linneman 和他的研究海報

苔蘚動物(Bryozoa)大概大部份的人一輩子都不會有機會在野外注意到。我講的不是綠綠滑滑的青苔;那是苔蘚植物。苔蘚動物是結群而居的小動物,用觸手收集水中漂過的碎屑或浮游生物來當自己的食物。這次在美國微生物學會年會裡看到一篇關於苔蘚動物共生細菌的研究,本來想趁這次機會認識一下本地的苔蘚動物,一查資料才發現原來台灣對苔蘚動物種類和生態的研究實在是少得可憐,需要更多人來一起努力。

這次在研討會認識的這位 Jonathan Linneman 是博士班學生,目前在美國喬治亞州立大學(Georgia State University) Nicole Lopanik 教授的指導下進行研究。他們研究的苔蘚動物草苔蟲 Bugula neritina 是個在美國東岸普遍分佈的種類,會在岸邊潮間帶長成手掌大的群體,像是一叢叢紫色的小海藻。仔細看它會發現這些像海藻的樹枝狀構造是由一隻隻約 1 mm 長的小動物連接而成,每隻伸出 20 到 24 隻透明的小觸手在海水中揮舞。他們研究這種動物當然不只是因為它可愛;數十年前就有研究指出從這種動物體內萃取出來的物質具有抗癌效果,進一步經過化學純化分析後得到的化合物命名為 bryostatin。這些年的後續研究發現原來這種化合物不是草苔蟲自己製造的,而是來自在草苔蟲體內跟它共生的細菌 “Candidatus Endobugula sertula"。而草苔蟲當然不是上天為了幫人類治病而送來的天使,它花這麼多力氣弄來的細菌毒素其實是用來嚇阻其它動物,保護草苔蟲成體不受啃食或幼體不被捕食。

一種苔蘚動物 Bugula neritina

前人研究中也發現不是所有的草苔蟲上都可以找到 bryostatin。野外的草苔蟲根據基因上的不同可以被分成南北兩型: 淺海型分佈偏南,通常有共生菌合成 bryostatin,而北方型分佈偏北且沒有共生菌。Jonathan 他們沿著大西洋岸採集草苔蟲樣本,經過分子分析後發現原來現在北方型已經悄悄入侵南方,而淺海型也分佈到北方去了。妙的是,選不選細菌伙伴製毒來當防禦武器的決定,似乎不是「祖公有交待」這種基因裡的祖訓定下的限制,因為他們發現當北方型跑到南方生長時,也學起在南方生活的淺海型草苔蟲在身體裡養起共生菌來保護自己了。Jonathan 說他們目前還不清楚為什麼活在南方的草苔蟲才需要利用細菌來防禦。未來他們也希望瞭解與細菌共生的關係建立後是否對草苔蟲造成生理上的負擔,理論上有共生菌保護的個體佔有不被補食的優勢,而應該會能競爭掉沒有細菌共生的動物,但是事實上在他們的採的樣點裡,是可以在同一個地方同時找到兩型動物的。

研究這種動物與共生菌的關係看起來不像直接研究如何合成生產 bryostatin 來得有應用價值,但是設法搞清楚生物為什麼及如何跟細菌溝通(動物跟細菌溝通,可能比要你去跟小黑蚊談判更難,至少人類和小黑蚊都是真核生物),以及什麼狀況下可以建立合作關係,都可以幫助我們找到其它依據同樣法則建立的生物聯盟,或許在長遠的未來可以成為可以利用的資源。不過且不管那遙遠未來,至少光是現在,就已經讓我聽到了一個有趣的故事了。

對海洋生物的藥用資源有興趣的朋友可以參考國科會科技大觀園裡的這篇文章 藍色珍寶:養殖型海洋生物的藥用資源
 
參考資料
Linneman L, Paulus D, Lim-Fong GE, Lopanik NB. Poster 1120. Association of the bryozoan Bugula neritina with a defensive endosymbiont along the American east coast. Proceedings of American Society for Microbiology 113th General Meeting. May 18-21, 2013. Denver, Colorado, USA.

關於作者

陳俊堯

慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。