共生体

 在生物学中，共生体（Symbiont） 指与宿主形成长期、密切共生关系的生物体，双方在生理、代谢或遗传层面深度依存，分离后可能无法独立生存。

一、共生体的核心特征

1. 不可分离性
   共生体与宿主在进化中形成高度特化的互作机制（如基因精简、代谢互补），脱离宿主后常因营养或功能缺陷而死亡。
   例：寄生蜂体内的 Wolbachia 细菌控制宿主生殖，若用抗生素清除细菌，蜂的繁殖能力会受损。

2. 跨代遗传机制

   • 垂直传播：共生体通过宿主卵细胞、种子等直接传递给后代（如蚜虫母体将布赫纳菌注入卵中）。

   • 水平获取：宿主从环境中重新获取共生体（如珊瑚虫从海水吸收虫黄藻）。

二、共生体类型与功能

? 特殊案例：

• 嵌套式共生：象鼻虫体内的 Sodalis 细菌内又寄生 Serratia 细菌，形成“细菌套娃”。

• 三边共生：地衣（真菌+藻类）中某些真菌还需第三种细菌维持结构稳定。

三、进化意义与基因协同

1. 基因丢失与转移

   • 共生体基因组常极端精简（仅保留必需基因），如蚜虫共生菌 Buchnera 的基因组大小仅为自由生活大肠杆菌的1/7。

   • 水平基因转移（HGT）：宿主与共生体交换基因片段。例：豌豆蚜从真菌获得类胡萝卜素合成基因，使其体色变红以躲避天敌。

2. 共生驱动生物演化

   • 内共生学说：线粒体和叶绿体源于α-变形菌和蓝细菌被原始真核细胞吞噬后形成的永久共生体。

   • 新器官形成：深海鮟鱇鱼的发光器由寄生性发光细菌改造而成。

四、研究技术突破

1. 无菌体系（Gnotobiosis）
   在无菌环境中培养宿主，再定向植入特定共生体，用于解析单一共生功能（例：果蝇无菌模型研究肠道菌群对免疫的调控）。

2. 单细胞基因组学
   直接从未培养的共生微生物中提取DNA测序，揭示不可人工培养的共生体基因功能（如白蚁肠道共生原生生物）。

五、应用前沿

人们早就知道一些昆虫本身为细菌提供住所。但是研究者对于一种这样的细菌研究发现，像Russiandoll这样的细菌，它的体内可以生活着另一只细菌。这项发表在7月26日自然杂志上的报道是迄今为止第一个报道细菌与另一种细菌共生的现象。

那些以汁液为食的昆虫，例如蚜虫，叶蝉和粉虱，都与细菌共生，这些细菌在它们贪婪的吞噬食物时为它们制造出一些养分。这些“内共生体”经常是生长在特殊的宿主细胞中并且能够从母亲传到后代体内，这种现象已经持续了几百万年了。许多昆虫在不同的地方甚至带上了好几种细菌。因此当犹他州立大学的CarolvonDohlen开始研究柑桔树上的水蜡虫的时候，她原本期望能够发现这些细菌会一个挨一个的存在或者是生存于不同的细胞中。

共生体

但是当VonDohlen和她的学生ShawnKohler研究这种所谓的“共生体”水蜡虫的时候，他们被难住了。利用荧光原位杂交的技术，他们发现了beta-proteobacteria和gamma-proteobacteria存在的证据。但是即使他们应用了电子显微镜，他们仍然不能对beta细菌进行定位。最后，负责显微镜的WilliamMcManus问道：“如果这个提供共生的生物体容器的物种是一种细菌的话会怎么样呢？”VonDohlen和Kohle面面相觑。“当他说出这些话的时候，所有的东西刹那间变得清晰起来。”vonDohlen说。

进一步的工作确定了gamma细菌内共生体确实生活在beta-细菌体内——并且这两种菌株都能够从母亲传给下一代。这两种细菌间的自然关系尚且不知，VonDohlen说，对于生活在最里面的细菌是否为昆虫提供什么服务这一方面也是一无所知。

该论文是“一项新的重要贡献”加州大学戴维斯分校的微生物学家PaulBaumann说。他说，这项对于能够生长在其他细菌体内的细菌的发现是“这些年来最为激动人心的一件事情之一”。