石珊瑚中兼性共生的演化

大多数石珊瑚是专性共生生物，它们依赖生活在特化细胞内的甲藻通过光合作用提供的营养物质1。这种共生关系的破裂会导致珊瑚白化，并最终死亡2。然而，少数珊瑚种类表现出兼性共生特性，使其能够在长时间白化后存活3,4。尽管具有这种适应力，但其背后的生物学机制仍知之甚少。本研究以地中海的一种耐热珊瑚——帕塔哥尼亚眼珊瑚（Oculina patagonica）为对象，探究其兼性共生的基因组和细胞基础5,6。我们对帕塔哥尼亚眼珊瑚进行了染色体水平的基因组测序和注释，并构建了该物种及两种专性共生珊瑚的细胞图谱。比较基因组分析显示，所有石珊瑚在染色体核型和同线性方面具有保守性，而物种特异性的基因扩张主要由串联重复驱动。对共生状态和自然无共生状态的野生样本进行单细胞转录组分析发现，吞噬性免疫细胞增多，且胃层基因表达从生长相关功能向静止的上皮样状态发生代谢转变。宿主细胞的跨物种比较揭示了眼珊瑚属特有的代谢和信号适应，表明其采用一种机会性的双摄食策略，使生存与共生状态解耦。