形成珊瑚礁的珊瑚对于维持南部海域的生态系统至关重要，当暴露在紫外线或蓝光下时，珊瑚会发出绿色荧光（图 1）。这是因为珊瑚体内有一种绿色荧光蛋白（绿色荧光蛋白：GFP)，吸收紫外线和蓝光时呈现绿色荧光。到目前为止，人们已经知道 GFP 参与珊瑚和其他刺胞动物的着色，但其作用尚不清楚。相原佑介研究员、高桥俊一副教授、基础生物学研究所环境光生物学研究部均川淳教授、澳大利亚东北大学生命科学研究生院丸山真一郎助理教授詹姆斯·库克大学安德鲁·贝尔德国立产业技术综合研究所教授地质信息研究部的首席研究员 Ryo Iguchi 合作，首次揭示了珊瑚的绿色荧光会吸引共生藻类（虫黄藻），这对于珊瑚的生长至关重要。近年来，海水温度上升等环境变化导致珊瑚白化（珊瑚失去体内共生藻类而变白的现象）并导致珊瑚死亡，这一结果可能对白化珊瑚的恢复有用。结果将发表在 2019 年 1 月 21 日当周出版的《美国国家科学院院刊》上。
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| 图 1：暴露在蓝光下时发出绿色荧光的珊瑚 |
大多数生长在珊瑚礁上的珊瑚物种体内都有称为虫黄藻的共生藻类（图 2），并且依赖共生藻类来获取生长所需的一些营养物质。因此，没有它们，虫黄藻就无法生长。许多珊瑚物种从环境中获取虫黄藻，但尚不清楚两者是如何相遇的。长期以来，人们一直认为珊瑚向环境中游动的虫黄藻发送信号，而虫黄藻则向这些信号游动。然而，我们不仅不清楚该信号的真实性质，而且还不清楚珊瑚是否能够吸引虫黄藻。因此，研究小组将重点放在珊瑚的绿色荧光上，并研究其是否能吸引虫黄藻。
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图2：珊瑚与虫黄藻的共生
如果放大具有共生虫黄藻的珊瑚，您可以看到谷物中存在共生虫黄藻。 |
这项研究表明，虫黄藻在发出绿色荧光的蓝光下聚集在珊瑚周围（图 3）。我们还表明，虫黄藻在蓝光下聚集在市售荧光涂料上，该荧光涂料发出绿色荧光，类似于珊瑚绿荧光蛋白 (GFP)（图 4）。
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| 图 3：活珊瑚对虫黄藻的吸引力。在珊瑚发出绿色荧光的蓝光照射下，虫黄藻聚集在珊瑚周围（图中右侧）。图左侧是死珊瑚骨架（不含GFP）以供对比。光照射10分钟后拍摄的照片。 |
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| 图 4：用荧光涂料吸引虫黄藻。在使荧光涂料发出绿色荧光的蓝光下，虫黄藻聚集在一块涂有荧光涂料的塑料周围（如右图所示）。图的左侧放置了一块白色塑料来进行比较。光照射10分钟后拍摄的照片。 |
这些结果首次通过实验证明珊瑚的绿色荧光可以吸引在环境中游泳的虫黄藻。虫黄藻趋光性注1)的性质进行研究，我们发现虫黄藻之所以被绿色荧光吸引，是因为它们同时具有向弱绿光游动的特性（正趋光性）和逃避阳光等含有强蓝光的光的特性（负趋光性）（图5）。这些结果表明，珊瑚之所以能够在大型珊瑚礁中遇到它们的共生伙伴虫黄藻，是因为珊瑚发出绿色荧光，这是虫黄藻所青睐的。
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| 图5：虫黄藻趋光性的光特性。虫黄藻对弱绿光表现出最强的正趋光性。它还对强蓝光表现出最强的负趋光性。 |
当海水温度升高时，珊瑚会失去共生的虫黄藻和漂白剂。白化后，珊瑚仍然活着，但如果这种情况持续太久，它们就会饿死。因此，白化恢复的速度极大地影响着珊瑚的生存或死亡。这项研究表明，珊瑚的绿色荧光可以吸引虫黄藻。通过绿色荧光吸引虫黄藻可能在“漂白恢复”中发挥重要作用。此外，许多珊瑚物种从环境中获取虫黄藻并与其建立共生关系，因此通过绿色荧光吸引虫黄藻也可能对珊瑚幼虫和幼珊瑚虫的存活率产生重大影响。未来，我们需要研究绿色荧光对虫黄藻的吸引在自然界中有多重要。
杂志名称美利坚合众国国家科学院院刊（美国国家科学院院刊）
发布日期：2019 年 1 月 21 日当周
论文标题：来自刺胞动物宿主的绿色荧光吸引共生藻类
作者：Yusuke Aihara、Shinichiro Maruyama、Andrew H Baird、Akira Iguchi、Shunichi Takahashi、Jun Minakawa
DOI：101073/pnas1812257116
国家基础生物学研究所（现名古屋大学）环境光生物学研究部相原佑介研究员、东北大学生命科学研究生院生命科学研究生院高桥俊一副教授、皆川纯教授、丸山真一郎助理教授，詹姆斯·库克大学（澳大利亚）安德鲁·贝尔德这项研究是与米乐m6官方网站地质信息研究部海洋环境地质研究组教授兼首席研究员 Ryo Iguchi 合作进行的。
这项研究得到了以下机构的支持：
文部科学省科学研究补助金 (18K19240、16K14814、16H06552)
ARC 珊瑚礁研究卓越中心
戈登和贝蒂摩尔基金会海洋微生物学计划实验模型系统资助 (#4985)
国立基础生物学研究所联合使用研究（15-362、16-334 和 17-310）