宿主生物多样性调控珊瑚礁微生物组的动态互作网络及其生态意义

珊瑚礁生态系统面临严重生物多样性丧失危机，瑞士苏黎世联邦理工学院与德国吉森大学联合团队通过控制实验，首次揭示宿主功能群（石珊瑚/软珊瑚/大型藻类/海绵）通过"外泌-维持-获取-交换"四类策略塑造微生物组动态，发现高生物多样性环境促进石珊瑚和海绵的微生物获取能力，而低多样性环境导致软珊瑚-大型藻类-海绵形成异常紧密的微生物关联网络。该研究发表于《ISME Communications》，为珊瑚礁保护提供了微生物视角的生态调控新见解。

　　

珊瑚礁作为海洋中的"热带雨林"，正面临前所未有的生存危机。过去70年间，活珊瑚覆盖率下降超50%，预计全球升温1.2°C就可能导致造礁石珊瑚主导的生态系统崩溃。这种剧变不仅威胁宏观生物多样性，更可能通过宿主-微生物互作(Holobiont)的级联效应影响整个珊瑚礁生态功能。微生物组(Microbiome)为宿主提供营养循环、环境适应等关键服务，但其在生物多样性丧失过程中的响应机制仍是未解之谜。瑞士苏黎世联邦理工学院微生物研究所Sunagawa Shinichi团队与德国吉森大学动物生态系Maren Ziegler团队合作，在《ISME Communications》发表突破性研究，首次通过控制实验揭示宿主生物多样性如何塑造珊瑚礁微生物组的动态网络。

研究团队采用16S rRNA基因测序技术，在Ocean2100人工珊瑚礁系统中对比分析7种关键功能群宿主（石珊瑚Montipora digitata/Pocillopora verrucosa、软珊瑚Sinularia sp./Xenia sp.、大型藻类Caulerpa sp./Peyssonnelia sp.和海绵Haliclona cnidata）在生物多样性高低两种环境下的微生物组特征。通过设计宿主关联微生物组（黏液/组织）、外泌微生物组（2小时无菌水孵育）和自由生活微生物组（水体）三类样本，建立"外泌-交换"理论框架量化微生物流动过程。

"宿主功能群特异性微生物动态"部分显示：石珊瑚表现为"维持型"（P. verrucosa）或"获取型"（M. digitata），软珊瑚呈"交换型"，大型藻类为"外泌型"，海绵则兼具"外泌-维持"双重策略（MANOVA检验P<0.001）。Hill q=2多样性分析发现石珊瑚选择性保留高丰度微生物，而大型藻类和海绵外泌更多多样性微生物（Wilcoxon检验P<0.05）。

"栖息地复杂度的影响"部分揭示：生物多样性环境使石珊瑚M. digitata和海绵的微生物获取量分别增加40%和60%（Wilcoxon检验P<0.05），但软珊瑚和大型藻类获取量降低。网络分析表明，低多样性环境中石珊瑚与软珊瑚/海绵的微生物连接减弱，而软珊瑚-大型藻类-海绵形成异常紧密的三方关联（Bray-Curtis相似性增加35%）。

讨论部分指出，该研究首次实证了生物多样性丧失会重构珊瑚礁微生物互作网络：1）石珊瑚主导的礁体促进跨功能群微生物流动；2）退化环境诱导形成以软珊瑚-大型藻类-海绵为核心的替代性微生物网络，可能通过溶解有机物(DOM)循环加速"珊瑚-藻相变"。研究者建议未来保护策略应超越单一宿主视角，采用宏群落(Metacommunity)尺度管理微生物网络，这对维持珊瑚礁生态系统功能和服务至关重要。研究建立的"四过程"理论框架为预测环境变化下的微生物组响应提供了新范式。