海洋生物找同夥：生物間的共生現象

 

文 |  國立中山大學海洋生物科技暨資源學系研究所博士、恆春工商生物老師 邱靜玟

圖 |  海生館影像資料系統

英國詩人約翰‧多恩（John Donne）有一首著名的詩：「沒有人是一座孤島（No man is an island）。」詩中意指人並非單獨存在，而是系統的一部分，生活中與他人有著各種互動。海洋生物亦同，讀者們可以將海洋生態系想像成一座城市，這座城市裡有許多海洋生物居民，居民們會各自選擇喜歡的海洋風味餐廳用餐；藤壺、鮣魚常搭乘海龜巴士出門覓食放風；當居民感染寄生蟲時會找魚醫生看診；在小丑魚居住的海葵社區，海葵刺絲胞就像警衛一樣抵禦著外來者，守護住戶們的安全……。

生物間不同的生活型態：伴生、共生、寄生

廣闊的海洋生態系因為環境多變，海洋生物常透過與其他物種的交互作用，以獲取資源並增加生存機率，也增加生物的適應力。生物的交互作用方式有許多種，包括了捕食、競爭、伴生、共生……等。

「伴生關係」就像是社區裡那位和你僅是點頭之交的鄰居，常見於在同一棲地的不同生物，雖然時常同時出現卻沒有特定的互動關係，或是生物間互動只是暫時性的，即使雙方拆夥了，彼此仍然可以獨立生存。

魚醫生（裂唇魚）正在幫忙清潔生物身上的寄生蟲

有些生物為了增加生存機率，而選擇穩定且持續的在同一空間共同生活，如同人類社會裡的室友關係，在生物學上稱此現象為｢共生｣。像是小丑魚跟海葵就是很常被提及的例子：體色鮮艷的小丑魚會清潔海葵，而海葵的刺絲胞可以保護小丑魚避免被捕食。又如被稱為「清潔魚」（Cleaner fish）或「魚醫生」的裂唇魚（Labroides dimidiatus），牠會在珊瑚礁上建立一個如「清潔站｣或是｢醫務站｣的區域，等待客戶（患者）上門，並幫客戶檢查身上是否有寄生蟲、受傷壞死的組織，或是牙縫中的食物碎屑，之後把它們吃光光，讓客戶魚免於寄生蟲與疾病的困擾，而裂唇魚也可以因此飽餐一頓。為了讓醫生能安心看診，大型魚也會減少醫務站附近的捕食行為。裂唇魚、被服務的大型魚跟寄生蟲之間的互動，就包含了寄生（寄生蟲─大型魚）、互利共生（裂唇魚─大型魚）以及捕食（裂唇魚─寄生蟲）（如下圖）。

裂唇魚、大型魚與寄生蟲之間的交互作用

共生的關係是多樣化的，其定義是根據共同生活的不同生物間，資源分配結果產生的差異。我們這篇文章將討論海洋中較常見到的三種類型：互利共生、片利共生與寄生（如下圖表格）。像小丑魚跟海葵共同生活對彼此都帶來益處，這樣的關係被稱作｢互利共生｣1。互利共生的生物們就像是獲得了神隊友，能夠一起共創美好未來。例如珊瑚與共生藻的互利共生，共生藻能將光合作用製造出的養分提供給珊瑚，珊瑚則提供給共生藻住所，一同｢安居樂業｣；若將它們拆散、或是因為海洋環境改變而使共生藻離開珊瑚，珊瑚也將失去營養的主要來源，會變得不健康甚至死亡，連帶地影響了利用珊瑚礁生存的其他海洋生物。

共生類型	A生物	B生物	示例
(1)互利共生	受益	受益	珊瑚與共生藻
(2)片利共生	受益	無影響	鮣魚與鯊魚
(3)寄生	受益(寄生物)	受害(寄主)	寄生蟲與魚類

｢片利共生｣的關係，則是一同居住的生物們，只有其中一方得到益處，但對另一方沒有任何影響。例如像鮣魚具有由背鰭退化形成的吸盤構造，幫助牠吸附在比自己體型大的鯊魚、海龜、鯨等生物身上，並以大型生物捕食所掉落的食物碎屑為食，跟著｢大哥｣行動，有得吃還受到保護，鮣魚得來全不費工夫，而被依附的大型生物則沒有得到相對好處，或是不受到負面影響。

鮣魚（Echeneis naucrates）頭頂上的吸盤讓牠們能夠吸附在比自己大的生物身上。

第三種共生關係就沒這麼美好了，兩種生物共同生活，只有一方得到益處，另一方卻會受害，屬於｢寄生｣的關係。像是魚類身上的寄生蟲，寄生蟲（寄生物）通常是比較小型的生物，附著在魚類身上，吸取魚類（寄主）的養分，得以生長、繁殖，完成生活史；但魚類會因此致病，甚至死亡。

如果共生的其中一方是微生物，像是細菌或是單細胞藻類，便會跟其他生物發展出｢胞內共生｣關係，直接住在生物的組織細胞之間，像是珊瑚跟共生藻、美麗海葵（Aiptasia pulchella）與蟲黃藻（Zooxanthella）的共生等。固著性的海洋動物，像是海綿、珊瑚等，由於無法自由移動，藉由建立與微生物之間的共生，不僅更容易獲得養分，有些共生微生物製造的二次代謝物，更能為海洋動物提供競爭的工具或是保護傘，增加生存與適應的機會。而胞內共生的生物之間通常有較緊密甚至具有專一性的關係。

因外力而改變的親密關係

就跟人類社會一樣，生物的共生關係雖親密也並非永恆不變。海洋生物的共生關係可以協助生物因應環境壓力或是逆境，但是近年來人類的活動加速並加劇了海洋的困境，有研究發現氣候變遷對海洋生物的共生關係產生影響。像是珊瑚白化便是珊瑚與共生藻解除關係的現象，隨著全球暖化及海水溫度上升，讓共生藻只能離開珊瑚，造成白化現象，並使得依賴珊瑚礁的生態系變得更加脆弱。此外，隨著人類在沿岸的活動增加，近海更容易受到營養鹽、汙染物或聲音的干擾，科學家們也持續關注及研究海洋中的共生關係，並期待有更多資訊來說明海洋生物的共生是否能協助生物克服環境的壓力，以產生新的適應。

參考資料

①  Apprill, A.(2022) The Role of Symbioses in the Adaptation and Stress Responses of Marine Organisms. Annu. Rev.Mar. Sci. 12: 291–314.

②  宋柏青等，(2020) 住在動物細胞裡的微藻─海洋胞內共生。科學發展。574 期，54-59頁。

註釋

1.  也有學者發現海葵與小丑魚的食物喜好相同，且小丑魚常常搶奪海葵食物，彼此間應是競爭者，應屬於「片利共生」關係。但這部分仍有待更多學者研究發掘。→點連結閱讀更多內容