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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12674(2023) 이 기사 인용

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해양 환경에서 공생 유기체가 숙주를 인식하고 숙주와 상호 작용하는 방법을 정의하는 숙주 선택은 후각 의사소통에 의해 중재되는 경우가 많습니다. 성체 공생체가 화학감각 단서를 감지하여 숙주를 선택할 수 있지만, 세대에 걸쳐 공생을 유지하는 데 중요한 단계인 공생 유충의 모집에 관한 정보는 없습니다. 이 연구는 성인 Zenopontonia soror 새우의 불가사리 숙주에 대한 후각 인식과 유충 모집을 조사합니다. 우리는 화학 추출, 후각계의 행동 실험 및 질량 분석 분석을 사용하여 호스트 선택에 영향을 미치는 기호화학 물질을 검사합니다. 공생 개체군과 새우 배아 발달을 설명한 후, 우리의 결과는 전통적으로 불가사리의 화학적 방어로 간주되는 아스테로사포닌이 종 특이적이고 공생 새우를 유인하는 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 성체 새우는 원래 숙주종인 Culcita novaeguineae에게만 유인되는 반면, 유충은 다양한 종의 불가사리에 유인되는 것으로 나타났습니다. 이 연구는 공생 유기체의 유충이 모집을 위해 숙주를 찾기 위해 사용하는 후각 신호의 최초의 화학적 식별을 제공합니다. 이러한 발견은 공생 연합의 중재에서 화학적 의사소통의 중요성을 강조하며, 이는 해양 생태계의 생태학적 역학을 이해하는 데 더 광범위하고 중요한 의미를 갖습니다.

서로 다른 두 종 사이의 긴밀하고 오래 지속되는 연관성으로 정의되는 공생 관계는 생물권 전체에 걸쳐 편재되어 있습니다1,2. 공생체가 숙주 적합성에 미치는 영향은 공생 유형, 공생체의 발달 단계, 식량 부족이나 환경 변화와 같은 외부 스트레스 요인과 같은 요인에 따라 달라집니다3,4,5. 그러나 공생체는 항상 공생 관계에서 적합성 이점을 벗어나며 종종 강한 숙주 의존성을 초래합니다1,6,7. 공진화는 공생 연합에서 자주 발생하며 본질적인 생리학적, 형태학적, 행동적 적응으로 이어집니다6,7,8,9. 여러 세대에 걸쳐 공생 관계를 유지하는 주요 요소 중 하나는 공생체가 숙주와 선택적으로 결합할 수 있도록 하는 특정 인식의 확립입니다.

호스트 인식은 시각적, 청각적, 화학적 신호와 같은 다양한 자극에 의해 구동되는 다중 모드 통신을 통해 달성됩니다. 화학적 감지는 해양 환경에서 가장 일반적인 통신 형태로 간주됩니다13,14,15. 화학 신호는 에코몬(ecomones) 또는 기호화학물질(semiochemicals)이라고 불리는 특정 대사산물입니다. 종간 관계에서 에코몬은 세 가지 범주, 즉 알로몬, 카이로몬, 시노몬으로 구분될 수 있습니다. 이들 분자는 생산 유기체, 수용 유기체 또는 둘 모두에게 각각 이점을 제공합니다16. 공생체는 항상 공생으로부터 혜택을 받기 때문에 숙주 인식에 관여하는 분자는 기생 또는 공생 연합의 카이로몬이거나 상호 관계의 시노몬입니다13.

화학적 신호는 공생 관계 확립에 중요한 역할을 하지만 이러한 신호의 정확한 화학적 특성은 해양 유기체에서 거의 확인되지 않은 상태로 남아 있습니다. 현재 해양 환경에서는 지금까지 4가지의 서로 다른 숙주 인식 기호화학물질만 확인되었습니다13,20,21,22. 이러한 구조적, 기능적으로 다양한 분자에는 해삼과 할리퀸 게 사이의 결합에 관여하는 양친매성 트리테르펜 사포닌과 말미잘과 흰동가리의 공생을 가능하게 하는 시노몬 역할을 하는 소수성 암피쿠에민이 포함됩니다. 또한 최근 두 가지 소수성 카이로몬이 발견되었는데, 성게에 의해 생성되고 공생 새우에 의해 인식되는 스피노크롬과 바다나리와 권총새우 사이의 인식을 가능하게 하는 안트라퀴논입니다21. 이러한 분자 칵테일은 숙주에 특정한 화학적 특징이므로 공생체가 정확한 숙주를 선택할 수 있습니다. 육상 환경에서 확인된 수많은 카이로몬과 비교하여23 해양 환경에서 공생이 광범위하게 발생한다는 점을 고려하면, 다른 숙주 인식 카이로몬이 확실히 발견을 기다리고 있습니다.