深海化能合成龙虾宿主基因组可塑性与共生体代谢专化的协同适应与栖息地分化

《Molecular Biology and Evolution》：Early holobiont-level divergence and adaptation across seafloor geochemical contrasts in the deep-sea squat lobster Shinkaia crosnieri

　　**摘要**深海热液喷口和甲烷渗漏点维持着独特的化能合成共生动物群落，但生物多样化在这些地球化学特征各异且地理上碎片化的栖息地中如何演进仍知之甚少。以往研究大多聚焦于宿主基因组适应性或共生体多样性作为隔离驱动力，却未解决环境地球化学与宿主-微生物关联如何共同塑造化能合成生态系统中的进化轨迹。在此，我们通过在深海化能合成龙虾*Shinkaia crosnieri*中结合染色体水平的宿主基因组学、群体重测序和附生共生体宏基因组学来弥补这一研究空白，该物种是同时栖息于热液喷口和甲烷渗漏点的主要物种。基因组创新——包括感觉权衡（视觉丧失与化学感觉扩展）、色素丧失的代谢补偿以及对呼吸蛋白的正选择——支撑着*S. crosnieri*的深海定殖。来自冲绳海槽热液喷口和南海渗漏点的种群表现出显著的遗传分化，这可能由更新世地理隔离驱动，并由富硫（热液喷口）与贫硫、甲烷主导（渗漏点）环境中的分歧选择加以强化。该选择靶向涉及化学感受和免疫的宿主基因，在序列进化和结构变异中均显示出协同特征。至关重要的是，整体共生体水平的适应性通过栖息地特异性招募附生共生体得到放大：硫化氧化菌Campylobacterales/Thiotrichales主导热液喷口相关龙虾，而甲烷营养菌Methylococcales在渗漏点对应物种中占主导地位。这些共生体在代谢上分割能量生态位，渗漏点相关群落增强了关键辅因子的生物合成（例如辅酶Q、四氢叶酸）。宿主对这些营养物质的转运体同步上调，显示出功能协同性。我们的研究结果确立了极端环境中的多样化在整体共生体范围内运作，地球化学梯度协同塑造宿主基因组可塑性和共生体代谢专化，从而驱动早期分化。**关键词：** 深海化能合成生态系统、栖息地关联分化、附生共生、群体基因组学、宏基因组学