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综述:西太平洋浅海热液区龟背方蟹(Xenograpsus testudinatus)适应性研究综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月26日 来源:Marine Pollution Bulletin 5.3
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这篇综述系统梳理了龟背方蟹(Xenograpsus testudinatus)在硫化物富集的浅海热液极端环境中的生存策略,揭示了其通过酸碱调节机制、硫代谢基因(H2S)、内共生微生物组及δ13C/δ15N营养级联构建的独特生态位,为极端环境生物适应研究提供了范式。
Abstract
龟背方蟹(Xenograpsus testudinatus)作为西太平洋浅海热液区的优势物种,其通过上皮细胞硫解毒机制和鳃丝柱状细胞的特化结构实现H2S代谢,基因组分析揭示其硫耐受相关基因家族显著扩张。稳定同位素显示其δ13C值(-18.2‰至-22.7‰)和δ15N值(4.8‰至7.3‰)呈现三层营养级联,依赖热液"海洋雪"有机质循环。
Introduction
短尾下目(Brachyura)在热液生态位的分化中,龟背方蟹属(Xenograpsus)呈现浅水特化特征。台湾龟山岛热液区(水深10-30m)的极端环境(pH 1.75-5.5,温度65-116°C)促使该物种进化出独特的生理补偿机制,其外骨骼生物矿化层可富集27种稀土元素(REEs),其中钙(Ca)与锰(Mn)的共沉淀效率达93%。
Symbiotic bacterial communities
16S rRNA测序揭示鳃组织内硫氧化细菌(SOB)占比达46%,包括γ-变形菌纲的Thiomicrospira菌株。这些共生体通过rTCA循环将H2S转化为有机硫化合物,其代谢产物占宿主能量输入的38%。
Acid-base regulation
血淋巴碳酸酐酶(CA)活性在pH 5.5环境下提升17倍,通过V型ATPase维持胞内pH稳态。转录组显示Na+/K+-ATPase亚基α1表达量较普通蟹类高8.3倍,印证了其对高pCO2(24.6 kPa)环境的适应。
Biomedical potentials
共生的棒曲霉(Aspergillus clavatus)分泌的clavatustide B对胃癌细胞(MGC-803)的IC50为2.3μM,其抗肿瘤机制与线粒体膜电位崩溃相关。外骨骼几丁质-钙复合物在骨修复材料中展现89%的生物相容性。
Conclusion
该物种通过"基因-微生物-生理"三级适应体系,建立了浅海热液生态位的统治地位。其外骨骼稀土元素指纹可作为热液活动的生物标记物,而共生代谢产物为极端环境药物开发提供了新资源。
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