浸大研究深海生物基因組 發現深海蜆有水平基因轉移

2021年03月28日 14:20
東網電視
更多新聞短片
白瓜貝通過細菌的化能合成作用,產生能量及營養物質。(受訪者提供)
深海是神秘領域,一般人對深海生物的認知更是少之又少。香港浸會大學領導的一項研究,成功找出經常被發現存活於深海、俗稱「白瓜貝」的深海蜆,及其鰓中的化能自養細菌的基因組,並分析出兩者能建立共生關係的基因組特徵。研究結果已發表於期刊《分子生物與進化》。
在深海的環境,陽光無法穿透,既缺乏光合作用衍生的有機物、海床更會釋放硫化氫等有毒物質,以致深海一度被認為是生命荒漠,但白瓜貝卻經常被發現大量出現於全球深海的海底熱泉和冷泉區。現時已知白瓜貝的腸道和消化系統均已退化,牠是依賴鰓表皮細胞內的共生細菌通過「化能合成」的方式獲取能量與營養物質,但兩者之間的共生關係是何時建立、以致如何進行營養互補仍然是未解開的謎題。
浸大生物系副系主任兼教授邱建文教授帶領的研究團隊,從南中國海一處1,360米深的冷泉區採集了白瓜貝樣本,並展開研究。研究發現,白瓜貝基因組中含有28個基因,是從化能自養細菌的祖先轉移而來,亦是首次發現有基因通過「水平基因轉移」從細菌轉移至雙殼軟體動物、即把遺傳物質傳遞至沒有遺傳關係物種的過程。
研究亦發現白瓜貝體內,與呼吸作用和物質擴散等細胞代謝過程相關的基因家族有所擴張,有利牠從共生細菌獲取足夠營養。白瓜貝亦被發現缺少纖維素酶基因,研究團隊推斷可能是其祖先為適應由以浮游植物為食物來源,變為依靠細菌供給養份而作出的演化。而白瓜貝鰓內的共生細菌亦有明顯的基因組收縮,雖然其物種基因組大小僅相等於自由生活的近親物種的約40%,但其基因組卻保留完整和活躍的硫代謝途徑,以及合成20種常見氨基酸和其他重要營養素的能力,有助維持它與白瓜貝的共生關係。