化学防御可能无法保护南极海底动物危及它们在药物发现方面的价值

南极洲周围的海底栖息着长寿的海绵、肠状蠕虫、成群结队的海鞘和许多其他喜欢寒冷的动物。但是外来者的到来——在船的压载水中、塑料垃圾或漂浮的海带上，或在温度升高的情况下——威胁着这个动物园。

与它们的北方同类一样，南极洲的底栖生物也会制造化合物来抵御当地的捕食者。来自巴塞罗那大学的芝加哥大学海洋生物实验室(MBL)Whitman研究员ConxitaAvila想知道这些防御是否足以击退外来入侵者。

在去年夏天她在MBL任职期间完成的海洋药物论文中，Avila和她的同事对29种南极物种的化学防御进行了测试。为了代表饥饿的外来物种，该团队使用了从地中海收集的两种捕食者：被称为片脚类动物的虾和寄居蟹的近亲。

结果虽然不完全是负面的，但也不是好兆头。大多数南极化合物都可以排斥片脚类动物，但很少能阻止寄居蟹。这些带壳蟹的饮食与科学家们知道的较大的帝王蟹相似，这些帝王蟹正在从更深的水域侵占这些群落。

“由于多种原因，南极海底生态系统处于危险之中，这只是其中一个原因，”阿维拉说。“如果帝王蟹出现，它们将大量减少这些动物的数量并彻底改变这些社区。”

来自南极洲欺骗岛浅水区的海洋底栖生物，包括红海星(Odontastervalidus)、黄海星(Odontastermeridionalis)、海胆(Sterechinusneumayeri)、phiura(Ophionotusvictoriae)、海参(Ekmocucumissteineni)、蜗牛(Amauropsis)rossiana)、黄海绵(Mycaleacerata)、海葵(Isotealiasp.)。图片来源：ConxitaAvila

南极海底的挑战和机遇

尽管寒冷，南极洲的大型大陆架还是各种生物的家园，包括海绵和分枝苔藓动物，它们营造出森林般的环境。科学家们对这些社区的居民以及他们制造的化合物的了解远少于对更北部的海洋动物森林的了解。但是，就像来自温暖水域的化合物一样，南极动物制造的产品具有生物活性，可以为治疗药物提供潜在的基础。

在他们的实验中，研究人员提取了南极物种的防御化合物，并将它们加入到片脚类动物和寄居蟹的食物中。Avila说，这些化合物在很大程度上对片脚类动物有效，这可能是因为冷水片脚类动物已经栖息在这个生态系统中。然而，螃蟹是最近入侵南极浅层群落的物种，只有两种动物的提取物才阻止了地中海的隐士。

由于寄居蟹和许多其他螃蟹，尤其是入侵的帝王蟹，具有相似的饮食和检测食物的系统，这一结果表明，如果这些甲壳类动物在这个新领土上定居，许多南极动物将变得脆弱。

对于阿维拉来说，这项捕食研究是一幅更大图景的一部分。通过她领导的巴塞罗那大学的挑战项目，Avila正在调查南极海底的自然和人为变化，包括其生物多样性和海洋生物之间的化学相互作用。

MBL的长期生态研究

Avila对生态学的兴趣与她与MBL的长期合作关系密切相关。后者可以追溯到1988年，当时她大学毕业后在伍兹霍尔参加了一个夏季生态课程。后来，她以博士后科学家的身份回到了MBL。

最终，她的目标是对南极海底进行长期研究，类似于北极和马萨诸塞州普拉姆岛的MBL生态系统中心科学家领导的研究。在最南端的大陆上也建立了类似的长期研究站，但到目前为止还没有一个以海底为重点。

Avila说，MBL“在生态系统方面有着悠久的非常出色的工作历史”。作为惠特曼研究员，她利用这种专业知识来了解如何监测和研究这些生态系统。此外，奖学金给了她时间和空间来反思她目前的项目。

她说，如果我们失去这些南极群落，我们就会失去许多我们甚至还不知道的动物和可能有用的分子，并指出这种消失会影响自然界的其他部分。

“一切都是相关的，”阿维拉说。“如果你在蜘蛛网上开一个洞，整个蜘蛛网就会破裂。”