《European Journal of Protistology》:Scottish nearshore monothalamid Foraminifera (Rhizaria): Description of five new species and one new genus
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本研究针对苏格兰Lorne地区潮间带单室有孔虫(Monothalamid)分类学研究的空白,结合形态学与分子数据,首次系统描述了一个新属(Lorneia)和五个新种(L. sphaerica、L. ovalis、Psammophaga owensi、Hilla brevis、Flaviatella zaninettiae),并报道了两种苏格兰水域新记录种。研究揭示了该类群在近岸生境中的高度多样性,为理解有孔虫的演化与生态适应性提供了关键证据。
在海洋微生物的隐秘世界里,单室有孔虫(Monothalamid Foraminifera)是一类常被忽视却极其重要的原生生物。它们作为Rhizaria(根足虫)的重要成员,广泛分布于从深海沟到潮间带的各类生境中。然而,由于这类生物多数为“软壳”类型,化石保存潜力极低,加之传统研究多聚焦于多室有孔虫,单室有孔虫的分类学与多样性研究长期滞后。近年来,分子生物学技术的引入虽在深海与极地环境中揭示了其惊人的多样性,但对近岸、特别是温带地区潮间带单室有孔虫的了解仍十分有限。苏格兰西海岸的Lorne地区,拥有峡湾、河口、开阔海洋和岛屿等多种相对原始的海域环境,是研究这类生物的绝佳天然实验室。此前的研究已通过形态学初步揭示了该区域单室有孔虫的丰富形态类型,但缺乏分子数据的支撑,许多物种的身份和系统发育地位悬而未决。为此,研究人员对Lorne地区的潮间带沉积物进行了系统采样,旨在通过整合形态与分子证据,厘清该区域单室有孔虫的分类体系,并探讨其进化与生态意义。相关成果发表于《European Journal of Protistology》。
研究人员主要采用了形态学观察与分子系统发育分析相结合的技术路线。形态学方面,对活体及固定标本进行显微拍照和测量,详细记录其测试形态、大小、壁结构、孔径特征及细胞质内含物。分子生物学方面,从单个标本中提取DNA,通过半巢式PCR扩增有孔虫的18S rDNA条形码片段并进行测序,将获得的序列与公共数据库中的已知序列进行比对,构建最大似然系统发育树,以确定新发现物种的系统发育位置。样本主要来源于苏格兰西北部Lorne地区的四个河口站点(Loch Laich, Loch Creran near Eriska Island, inner Loch Creran, Dunstaffnage Bay)的潮间带泥滩沉积物,部分对比序列的样本还来自格陵兰的Nuuk Fjord和格陵兰海的Vestnesa Ridge。
研究结果
3.1. 新属与新种的分类学描述
本研究基于详细的形态比较和可靠的分子系统发育支持,建立了一个新属 Lorneia和五个新种。
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Lorneia sphaericagen. & sp. nov. (Clade D):测试球形,粗颗粒胶结,含磁性颗粒,表面分布有微小的孔径状开口。
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Lorneia ovalisgen. & sp. nov. (Clade D):测试卵圆形,特征与 L. sphaerica相似,但两端各有一个端生口孔。
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Psammophaga owensisp. nov. (Clade E):测试卵圆形,细颗粒胶结,具简单端生口孔,胞内含磁性颗粒。
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Hilla brevissp. nov. (Clade Y):测试宽卵圆形,细颗粒胶结,表面有反光光泽,具大型端生口孔和明显的领状结构。
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Flaviatella zaninettiaesp. nov. (Clade Y):测试伸长,细颗粒胶结,有反光光泽,具管状端生口孔结构,细胞质呈独特的黄色。
此外,首次在苏格兰沿海水域报告了 Flexammina islandica和 Ovammina opaca两种物种。
3.2. 分子系统发育分析
基于18S rDNA部分序列构建的系统发育树显示,新描述的物种分别归属于单室有孔虫的不同进化枝(Clade D, E, O, Y)。例如,Lorneia属的两种新种位于Clade D,与 Hippocrepinella属物种亲缘关系较近;Psammophaga owensi位于Clade E;Hilla brevis和 Flaviatella zaninettiae则位于Clade Y。这些结果不仅确认了新物种的有效性,也揭示了苏格兰近岸单室有孔虫与来自格陵兰、斯瓦尔巴群岛甚至深海等不同生境的物种之间存在密切的遗传联系,暗示了一些类群具有广泛的地理和水深分布范围。
3.3. 形态特征的比较与生态启示
研究对每个新种的测试形态、大小、壁结构、口孔特征、细胞质内容物等进行了细致描述和量化比较。例如,Flaviatella zaninettiae因其黄色的细胞质而易于识别;一些物种(如 Psammophaga owensi, Hilla brevis)的胞内含有磁性矿物颗粒。研究还发现,同一物种在不同年份采集的标本在大小上可能存在显著差异,反映了环境因素或采样偏差的影响。这些形态细节是区分相似物种的关键,也为理解其生态功能(如对特定底质的偏好、摄食习性)提供了线索。
结论与讨论
本研究通过形态与分子数据的结合,显著增强了对苏格兰近岸单室有孔虫多样性的认识,描述了一个新属和五个新种。这不仅丰富了该地区的原生生物区系记录,也凸显了潮间带等易达生境在隐藏微生物多样性方面的重要性。研究发现,一些新描述的物种(如 Flaviatella zaninettiae)与来自格陵兰浅水区和格陵兰海深水区的分子序列几乎相同,表明某些单室有孔虫物种具有跨越大地理尺度和水深梯度的广泛分布能力,这挑战了关于微生物 endemicity(地方特有性)的传统观点。研究还指出,单室有孔虫在近岸生境中的多样性可能被严重低估,因为其存在可能具有斑块化、季节性动态,且许多种类体型微小、结构脆弱,难以通过常规方法研究。未来需要更长期、更细致的采样和研究来揭示其完整的多样性面貌。总之,这项研究为温带近岸单室有孔虫的分类学、系统发育和生物地理学提供了宝贵的基础数据,强调了对“软壳”有孔虫开展整合分类学研究的必要性,以更全面地理解海洋真核微生物的进化历程和生态角色。