特拉维夫大学的一项新研究发现,埃拉特湾的海绵已经发展出一种独特的方法来驱赶捕食者。研究人员发现,海绵中含有前所未有的剧矿物钼 (Mo)。此外,他们还发现了一种使海绵能够储存如此高浓度的这种贵金属的细菌,并揭示了这两种生物之间的共生关系。
这项研究由特拉维夫大学动物学院的博士生 Shani Shoham 和 Micha Ilan 教授领导。该论文发表在《科学进展》杂志上。
研究人员介绍,海绵是科学界已知的最早的多细胞生物,它们生活在海洋环境中,在地球的碳、氮、硅循环中发挥着重要作用。
海绵每天可以处理和过滤相当于其体重 5 万倍的海水。如此大量的水流过海绵,海绵可以积累各种微量元素——科学家们试图了解它们如何应对砷和钼等有物质。
博士生 Shani Shoham 介绍说:“20 到 30 年前,我们实验室的研究人员从印度洋桑给巴尔岛的珊瑚礁中采集了一种名为 Theonella conica 的稀有海绵样本,发现其中含有高浓度的钼。钼是一种微量元素,对包括人类在内的所有动物细胞的新陈代谢都很重要,在工业上有着广泛的应用。”
“在我的研究中,我想测试这种海绵是否也含有如此高的浓度,这种海绵生长在埃拉特湾 27 米以上的深处。找到海绵并分析其成分后,我发现它含有的钼比地球上任何其他生物都要多:每克干重 46,793 微克。”
Shoham 补充道:“与所有微量元素一样,当钼的浓度高于其在水中的溶解度时,它是有的。但我们必须记住,海绵本质上是一团空心的细胞,没有器官或组织。具体来说,在圆锥状 Theonella 中,高达 40% 的身体体积是一个微生物群落——细菌、病和真菌与海绵共生。
“其中一种最主要的细菌,称为 Entotheonella sp.,是一种&luo;解器官&ruo;,用于在海绵宿主体内积累金属。细菌储存越来越多的钼,将其从有的可溶状态转化为矿物质。我们不确定它们为什么这样做。也许钼通过宣布&luo;我有!别吃我!&ruo;来保护海绵,作为回报,海绵不会吃细菌,而是充当它们的宿主。”
钼的需求量很大,主要用于合金(例如,制造高强度钢),但根据肖汉姆的说法,从海绵中提取钼是不切实际的。肖汉姆解释说:“钼的浓度非常高,但换算成重量,我们只能从每块海绵中提取几克,而海绵本身相对稀有。海绵在海洋农业中被养殖,主要用于制药行业,但这是相当具有挑战性的事业。海绵是非常脆弱的生物,需要特定的环境。
“另一方面,未来的研究应该集中于 Entotheonella sp. 细菌积累有金属的能力。几年前,我们的实验室在 Theonella conica 的近亲 Theonella swinhoei 中发现了大量其他有金属,砷 (As) 和钡 (Ba),这种细菌在埃拉特湾很常见。
“在这种情况下,Entotheonella 也被发现在很大程度上负责储存金属并将其转化为矿物质,从而中和它们的性。继续研究这种细菌可以证明对处理被砷污染的水源有用,砷是一种严重的危害,直接影响着全世界 2 亿人的健康。”