红藻多糖调控领鞭毛虫Salpingoeca rosetta多细胞发育的生态与进化机制

本研究揭示了红藻Porphyra umbilicalis分泌的多糖porphyran能诱导领鞭毛虫Salpingoeca rosetta形成多细胞玫瑰花结结构，首次证实藻类来源的多糖与细菌脂质（如Algoriphagus machipongonensis的磺酸脂）协同调控真核微生物的生命周期转换。该发现为理解水生环境中藻类-原生生物互作提供了分子基础，并为动物多细胞起源的生态驱动假说提供了新证据。

　　

在浩瀚的海洋中，微小的领鞭毛虫Salpingoeca rosetta作为动物最近的单细胞近亲，其多细胞发育机制一直是进化生物学的研究热点。此前研究仅发现细菌脂质能诱导其形成玫瑰花结（rosette）结构，但自然界中藻类释放的多糖占海洋溶解有机碳的80%，这种生态相关性更强的信号分子是否参与调控仍属未知。

Chan Zuckerberg Biohub San Francisco（美国旧金山）与加州大学旧金山分校的研究团队在《Current Biology》发表突破性成果。他们意外发现，当用红藻Porphyra umbilicalis制备培养基时，即使不含已知诱导细菌，S. rosetta仍能自发形成rosette。通过生化纯化锁定porphyran（一种由交替的6-硫酸半乳糖和半乳糖单元组成的多糖）为关键诱导因子。该多糖与细菌磺酸脂具有相似的微摩尔级诱导效力，且能协同增强细菌信号敏感性。进一步研究发现，绿藻多糖ulvan也具诱导活性，而其他12种测试多糖均无效，表明S. rosetta对藻类多糖具有高度特异性识别机制。

研究采用四大关键技术：①藻类培养基优化（比较红/绿/褐藻在不同温度下的诱导活性）；②免疫荧光显微术（用抗Rosetteless抗体验证多细胞结构）；③生化分级纯化（C18硅胶柱除脂质+酶解+透析+乙醇沉淀）；④碳水化合物分析（GC-MS鉴定porphyran特征组分）。

主要结果
S. rosetta在红藻培养基中形成多细胞玫瑰花结
80℃制备的P. umbilicalis培养基可诱导15-20%细胞形成rosette（8±1细胞/团），与细菌诱导的形态无差异。DM1A抗体染色显示微管骨架和Rosetteless蛋白在细胞基端聚集，证实为典型多细胞结构。

porphyran是红藻中的活性诱导因子
经疏水树脂除脂、核酸酶/蛋白酶/琼胶酶处理、40kD超滤后，保留活性的组分经GC-MS证实含半乳糖和硫（6.5:1摩尔比），与porphyran结构一致。商品化porphyran重现诱导效果，而单体半乳糖或6-硫酸半乳糖无效，排除降解产物间接作用的可能。

藻类-细菌信号协同效应
亚效价porphyran（100μg/mL）使细菌外膜囊泡（OMVs）的EC₅₀降低2倍（p=0.002），表明自然环境中两类信号可能共同调控发育。

多种藻类具诱导活性
除P. umbilicalis外，Chondrus crispus和Gigartina-Dumontia混合物在25℃即可诱导，而Palmaria palmata和Alaria esculenta需80℃处理，暗示不同藻类含化学性质各异的诱导因子。

这项研究首次将藻类多糖纳入原生生物发育调控网络，揭示了水生环境中碳循环与生命形式演化的深层联系。从进化角度看，藻类在寒武纪爆发前的繁盛期（Brocks et al., 2017）可能通过释放多糖驱动了原始多细胞化事件。从生态学角度，porphyran的持久性（半衰期>48小时）使其能在藻类表面形成信号富集微环境，为理解微生物群落组装提供了新维度。研究还暗示动物发育相关的糖胺聚糖（如硫酸软骨素）信号通路可能起源于对藻类多糖的古老感知机制，为"藻类驱动动物起源"假说（Brawley et al., 2017）提供了实验支持。