【珊瑚虫】这些珊瑚虫为什么动得这么可爱？

今年10月末，尼康小世界显微照片静态组获奖作品，可以看到显微镜下静止的奇异世界。12月初，尼康小世界显微摄影大赛又公布了东站队的获奖者名单。

力学组今年的冠军作品是英国埃塞克斯大学生物学家菲利普莱苏博士的表演摄影作品《鹿角珊瑚虫的出现》。(威廉莎士比亚，维多利亚，Northern Exposure，Northern Exposure)。

这段视频记录了珊瑚虫数小时的状态，画面中珊瑚虫的组织是绿色的，紫红色的小颗粒是与鹿角珊瑚共生的大量虫皇藻。

在这种惊人的共生关系中，珊瑚虫为忠皇藻提供住所、二氧化碳和一定的营养，而忠皇藻通过光合作用提供珊瑚虫葡萄糖、氨基酸、甘油等重要营养物质。珊瑚五颜六色的颜色是由珊瑚本身的颜色和共生的海藻的颜色创造的。

这个珊瑚在海洋中是这样的。Emre Turak，Lyndon DeVantier

共生藻和珊瑚虫对周围的东西非常敏感。近年来，由于全球变暖、海水酸化和其他污染，共生藻类经常失去色素或停止光合作用，珊瑚虫开始消化或清除。在这个过程中，珊瑚衰弱，颜色变暗，这种共生关系的瓦解从表象上看是珊瑚白化现象。

大堡礁白化的珊瑚，阿卡罗波拉/维基康蒙斯

珊瑚虫钙外骨骼构成的珊瑚礁被生物学家称为“海洋中的热带雨林”，这种珊瑚礁保护了世界上最丰富的海洋物种，维持了复杂的食物链和生态系统。珊瑚礁的面积微不足道，但容纳了全球海洋物种的四分之一。珊瑚中的大量藻类还吸收了大量二氧化碳，减少了温室效应。无论是保护生物物种还是保护环境，保护珊瑚都是当务之急。

但是人类对珊瑚虫的生活习惯和发育过程的理解比较浅。新的研究方法的出现有助于人们更好地理解珊瑚。

研究珊瑚虫的新方法

研究珊瑚有两种主要方法。其中最重要的方法是直接观察海洋中珊瑚的生长。这种方法可以准确地记录珊瑚和环境的影响，但比较难获得微观层面的信息。

第二种方法是在实验室使用显微镜观察珊瑚虫和共生藻类。这样可以在模拟的环境中更好地观察外部环境刺激的影响，让科学家了解珊瑚的微观生物机制。但是观察珊瑚虫的显微结构不是一件容易的事。

现有的成像方法主要基于共聚焦激光扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy)。共焦显微镜可以拍摄生物样品的非常清晰的三维照片，但这种研究手段在珊瑚面前有英雄无用的感觉。

珊瑚虫对光特别敏感，共聚焦显微镜太强的光照会导致珊瑚虫进入珊瑚组织，有时甚至导致珊瑚虫的死亡。下图是典型的共聚焦显微镜下珊瑚的照片。我们可以看到绿色珊瑚组织和红色共生藻，共生藻隐藏在珊瑚组织形成的小洞中。可以看出，共聚焦显微镜的使用容易破坏珊瑚的正常生活状态。因此，共聚焦显微镜是生物研究中最强大的研究工具之一，但对珊瑚研究不是一个好方法。

为了解决这个难点，莱什博士和合作者们制作了一种称为显微镜光板的新仪器。

LSFM(LIGHT-SHET FLUORESCENCE MICROSCOPY)是过去十多年来最重要的显微镜进步之一，获得了2014年的《自然-方法》生命科学技术奖。射线显微成像光路和照明光路

是垂直关系，这样可以保证照明的平面可以被迅速成像，样品的任何一点所受到的光强要远远小于共焦显微镜。光片显微镜的这一优势使得其被广泛用于生物研究上。因发明超分辨显微镜而获得诺贝尔奖的埃里克·贝齐格（Eric Betzig）也投入到光片显微镜的改进中，他曾经称赞光片显微镜是令他感觉最好的显微镜，因为这种显微镜对于生物体干扰非常小，使得生物学家能够得到真正的生物“自身的”特性。

共焦显微镜与光片显微镜成像方式的对比。

获奖的录像可以清晰地看到珊瑚虫愉快地在向外伸展着觅食，这种剂量的激光照明对它们没有任何伤害。事实上，莱修博士报道他可以持续观测同一个珊瑚样品长达三个月，累计超过100个小时成像数据。这在以前是难以想象的。

经过十几年的高速发展，光片显微镜已经具备了多种解决方案，可以应对大小不同的样品。图三显示了包括果蝇、斑马鱼、小鼠胚胎等三种模式动物以及珊瑚在内的各种样品。即便它们的大小如此不同，光片显微镜都能够发挥出自己独特的优势。

以珊瑚为例，使用光片显微镜不仅可以对大于10毫米的珊瑚聚落进行观测，还可以同时研究一只珊瑚虫个体，甚至轻松分辨其中只有8.5微米左右虫黄藻。

莱修博士希望大家在看到这个漂亮的图片和录像的同时，还能够同时想到珊瑚——这种既像动物、又像植物、还像石头的奇妙的生物体——正在衰退和灭亡的边缘。我们需要更加努力地研究珊瑚与共生藻之间复杂的关系，希望能够尽快找到保护珊瑚礁的方法。而实验方法与仪器的进步则再一次使不可能成为可能，珊瑚虫动感小世界的揭秘给我们提供了新的希望。

资料来源：果壳