管状蠕虫是深海冷泉和热液系统中普遍发育的一种无脊椎动物。由于管状蠕虫不发育消化管道，因此其主要通过腮获得O₂、CO₂和H₂S，并输送其至营养体内的共生菌，共生菌将其转化利用合成为有机化合物并部分提供给其宿主。本文对海马冷泉区的管状蠕虫P. echinospica进行了微生物多样性、软组织碳同位素、标志物及其单体碳同位素进行了研究。样本中Lamellibrachia_sp.内共生菌，γ-变形菌，一种通过氧化硫氧化物获得能量的细菌为P. echinospica的共生菌。此外，营养提中还发现了6类α-变形菌和7类γ-变形菌。管虫内共生菌化合物（C_18:1ω7和C_16:1ω-脂肪酸）的碳同位素特征（-34‰至-30‰），说明管虫利用了海水中的DIC而非甲烷厌氧氧化成因的DIC；其在各组织中极小的碳同位素差异说明硫氧化菌合成的化合物在动物宿主的二次合成过程中保留了其同位素特征，没有发生碳同位素分馏，这对重现共生菌所利用的碳源及其同位素提供了重要线索和思路。一般来说，C_18:1ω7和C_16:1ω7化合物的合成前驱物为饱和脂肪酸C_16:0，在碳链加长和去饱和过程中将发生碳同位素的分馏，导致C_18:1ω7和C_16:1ω7较C_16:0和C_18:0显著亏损¹³C。然而在本研究中恰恰相反，C_16:0和C_18:0的单体烃碳同位素（-45至-37‰）较C_18:1ω7和C_16:1ω7更为亏损。这反映了动物宿主P. echinospica、内共生菌和体内其他菌类及环境间的复杂营养关系。

此外，管状蠕虫P.echinospica的所有软组织都含有甾醇cholesterol、desmosterol和24-methylenecholesterol。这三类化合之间存在一定的甲基化和还原关系，其中desmosterol能够经甲基化转化为24-methylenecholesterol，也能够经还原形成cholesterol。结合其亏损的碳同位素特征（-49‰至-46‰），说明甾类化合物是由管状蠕虫摄入外源食物并转化而形成的。因此，微生物多样性、软组织同位素、单体化合物及其同位素的联合使用是评价宿主和共生菌物质能量依存关系及宿主碳利用和循环的重要手段（图1）。

图1 上图为管状蠕虫的碳利用和碳循环途径概念模式，下图为简化的冷泉生态系统

Hongxiang Guan, Daniel Birgel, Dong Feng, Jorn Peckmann, Lei Liu, Lihua Liu, Jun Tao. 2021. Lipids and their δ¹³C values reveal carbon assimilation and cycling in the methane-seep tubeworm Paraescarpia echinospica from the South China Sea. Deep–Sea Research I, 174: 103556.

文章链接：https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0967063721000959