當美麗的珊瑚 遇見共生藻戀愛篇

文圖─陳啟祥、王立雪、彭紹恩博士等─國立海洋生物博物館

本文摘錄轉載自《珊瑚世界的探索與了解》The Biology of Taiwan Coral Reefs

 (ISBN 978-986-03-0264-6)  

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當美麗的珊瑚遇見共生藻，彼此間建立了千古長存的愛情，不僅孕育出炫麗奪目的珊瑚礁生態系，更為湛藍深邃的大海注入青春活潑的氣息，然而珊瑚與共生藻間神秘雋永的愛情故事卻鮮為人知，直到全球暖化氣候巨變，原本許多生長千年，青春永駐的珊瑚，轉眼間已白化死亡，人們才開始珍惜並設法瞭解她們，這共生之情才漸為人所知曉。在此，我們將透過國內外科學家以及海生館研究人員所進行的研究，深入淺出的介紹珊瑚與共生藻進行「胞內共生」的奧秘，期望藉此使國人能更加瞭解、尊敬珊瑚，進而愛護、保育這群熱情環繞臺灣的千年密友。

珊瑚與共生藻內化的愛情

珊瑚美麗萬千，而共生藻卻其貌不揚，珊瑚為何愛上了共生藻？它們之間為何會譜出如此奇麗的戀曲？原來共生藻有如珊瑚的「太陽能發電機」，雖然如同我們的核電廠一樣沒有亮麗的外觀，但卻是維繫我們生活所需要的，這神奇的太陽能發電機（共生藻）存在珊瑚的細胞內，不僅可以將太陽能轉化成可儲存的能量供應珊瑚使用，同時也吸收珊瑚的各種代謝廢物，轉換成可利用的養分，更神奇的的是，隨著珊瑚的成長，這發電機能自我複製，自動增加數目以符合長大的珊瑚所需。因此，紅花有綠葉的襯托更顯美麗，而美麗的珊瑚需要共生藻愛情的滋潤才顯生氣蓬勃。

珊瑚與共生藻的戀愛症候群

尖枝列孔珊瑚(Seriatopora hystrix)之珊瑚蟲(polyp)特寫

珊瑚蟲個體之剖面圖(示意圖)

相戀使人改變，同樣的當珊瑚與共生藻進行胞內共生時，珊瑚與共生藻也必須有所改變，以適應新的”共生”生活形態，從此不再能完全以自我中心生活，而要兼顧彼此的需要。目前，科學家已發現牠們之間許多的改變及調適，以下將以有趣的譬喻逐一介紹珊瑚與共生藻進行共生後的轉變。

珊瑚的內胚層住著一群共生藻，進行胞內共生現象(Endosymbiosis)，是珊瑚健康的基礎，若無法共生，珊瑚會因共生藻離開而白化，最後死亡。

戀愛症候群一：被"胞"養了

當共生藻進入珊瑚內胚層細胞後，會有一層共生膜將其包覆，這共生膜的功能有如人體的胎盤，藉由這層膜，珊瑚（母體）與共生藻（胎兒）之間可以彼此進行訊息傳遞及養份傳送。透過共生膜，共生藻取得珊瑚所提供之二氧化碳及含氮或磷等元素之代謝物，作為光合作用所需的物質，進行光合作用。而珊瑚細胞亦是透過共生膜取得共生藻所提供的脂質、醣類等光合作用產物以維持生命所需。

共生藻在珊瑚細胞內進行互利的"胞內共生"現象

戀愛症候群二：跑不了了

共生藻屬於單細胞渦鞭毛藻類（dinoflagellate），具有兩條鞭毛，可在海水中游動。但當共生藻進入珊瑚內胚層細胞後，鞭毛就消失不見而失去游動能力，您說，是不是就跑不了了呢？

戀愛症候群三：瞎了眼？

利用穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy）可觀察共生藻內部的超微結構，發現在非共生狀態下的共生藻具有眼點構造（eye-spot），具感光功能(相當於眼睛的功能)。但在共生狀態下的共生藻則無眼點。

戀愛症候群四：多了約束

共生藻在進入珊瑚細胞後，細胞分裂現象受到限制，約只有5%的共生藻可進行細胞分裂，相對於非共生時的50%，差異頗大。顯然珊瑚具有某種機轉能避免體內的共生藻過度增生。

共生藻在珊瑚細胞內的超微結構圖。共生藻在珊瑚細胞內，雖然失去眼點的構造，但偶爾也能見到她神秘的笑臉（要發揮一點想像力喔！）。(圖片提供：彭紹恩)

戀愛症候群五：變肥了

研究報告顯示，當珊瑚與共生藻達到穩定的共生狀態時，珊瑚體內的脂質含量也相較於白化珊瑚內的脂質含量來的高，同時在珊瑚內胚層細胞內出現稱為「脂質體」的特殊結構。脂質體的直徑約為0.5-4 μm，經純化及鑑定其所含脂質及蛋白質組成後發現，脂質體具有代謝、逆境反應及細胞內分子運輸等相關功能的蛋白質，是維持共生機轉很重要的胞器。

珊瑚細胞內，共生時才出現的「脂質體」構造。以穿透式電子顯微鏡觀察，清楚可見珊瑚共生細胞內的共生藻(Sym)及脂質體(LB)。LB: Lipid Body; PM: Plasma Membrane; Sym: Symbiodinium. (圖片提供：彭紹恩)

戀愛症候群六：更加美麗

珊瑚與共生藻共生後，不僅受到共生藻甜蜜的滋潤，其容貌更因共生藻的內住而更加美麗，由於共生藻的色素有如胭脂般襯托出珊瑚之神韻，讓珊瑚的外觀呈現更豐富的色彩。

同一種珊瑚在正常(上圖)及白化(下圖)時的外觀。當共生關係破壞時，大量的共生藻會凋亡或離開珊瑚，由於失去共生藻的色澤襯托，珊瑚白色骨骼的色澤逐漸顯露，這就是珊瑚的白化。白化的珊瑚仍能存活一段時間（數天至數個月），但若無法恢復與共生藻的共生關係，終將死亡。(圖片提供：彭紹恩)