解决气候变化时期温度和pH值对哈氏弧菌适应的联合影响

　　全球变暖和全球海洋酸化是当前气候变化的两个重要表现。为了描述它们对弧菌适应性和适应性的共同影响，分析了哈维氏弧菌在不同 pH 值(7.0、7.5、8.0、8.3 和 8.5)下的温度依赖性适应性。哈维氏弧菌在 20、25 和 30 ℃下的生长比较表明，较高的温度本身有利于哈维氏弧菌在营养丰富的环境中以 pH 依赖的方式进行对数生长。在人工海水中进行 35 天的进一步生存测试表明，细胞培养能力在 25 ℃和 30 ℃下孵育时显着下降，但在 20 ℃下没有。此外，尽管酸化对 25 ℃下的细胞培养能力有负面影响，它似乎在 30 ℃时起次要作用，这表明升高的温度而不是 pH 值是观察到的细胞培养能力降低的关键因素。此外，通过落射荧光显微镜对受压细胞形态和大小分布的分析表明，哈维氏弧菌可能利用不同的适应策略(例如，获得类球形形态)，其作用可能因温度-pH 组合而异。

　　海洋在我们的星球上发挥着重要作用，因为它们代表了地球生态系统的近90%，并且居住着大量的生物，包括无数不同的原核物种。然而，由于人类活动造成的持续气候变化，这种深厚的生物多样性已经改变并明显减少。气候变化被定义为影响区域和全球气候的平均天气模式的长期变化。这种变化主要是由全球变暖引起的，全球变暖表现为从前工业时代(1850-1900年之间)开始的地球气候长期变暖，主要是由于化石燃料燃烧增加了温室气体排放，从而将热量困在大气中。由于人类活动产生的过多热量大部分已被海洋吸收，海面温度不断上升。

　　气候变化的另一个负面影响是大气中二氧化碳浓度的增加，其中近30%被全球海洋捕获，从而扰乱了海洋碳酸盐系统的平衡，随后将其平均pH值从8.3降低到8.1.较低的pH值会对包括珊瑚礁在内的海洋生物的生命产生负面影响，从而可能降低它们对其他物种的保护。海洋酸化的其他不利影响包括抑制牡蛎幼虫的壳形成，显著改变鲍鱼物种的代谢和生理机能，以及抑制无脊椎动物的免疫系统。适应性的改变和免疫防御的减弱会促进工业上重要生物的感染，从而不仅造成水产养殖的经济损失，而且还增加了受感染动物将疾病传播给消费者的风险。

　　除了影响许多真核生物外，气候变化还对海洋微生物群产生了深远的影响，包括大量属于弧菌科的弧菌属，以其在碳循环和宿主-病原体相互作用中的重要作用而闻名。弧菌属对环境压力提供特征反应的能力使它们成为研究气候变化影响的有吸引力的模式生物。先前的研究表明，温度和盐度等环境参数的季节性变化会极大地影响弧菌的丰度和生存策略。此外，最近对北大西洋和北海微生物种群的研究表明，由于全球变暖，弧菌属的丰度大幅增加。这些发现以及记录欧洲不同地区出现新型侵袭性弧菌属的报道表明弧菌属对不同环境具有高度适应性。

　　尽管先前的研究表明，pH值可能在决定海洋微生物的多样性和相互作用方面发挥重要作用，但人们对pH值对自由生活的海洋弧菌的影响仍然知之甚少，尤其是在气候变化的背景下。在这里，我们使用哈维弧菌——一种特征鲜明的海洋细菌，以其作为模式生物的广泛使用而闻名，以研究其在过去、现在和不久的将来在类似于海水pH值的不同pH值下的生理反应和适应性。

　　我们的研究结果表明，哈维弧菌可以不同地耐受与世界海洋过去、现在和未来 pH 值相对应的广泛 pH 值。在平均海水温度约为20℃的生态系统中，海水酸化本身应该不是一个严重的威胁，至少对哈维弧菌来说是这样。然而，由于海洋酸化伴随着平均海面温度的升高，较低pH值的影响可能更为显著，尤其是在25℃时。 我们发现，在这个温度下较低的pH值，特别是pH 7.0.对哈维弧菌的可培养性有很强的负面影响，并可能促进VBNC状态的获得，可以探索在虾或双壳类水产养殖中重现类似的条件，以大大减少活性弧菌病原体的存在，从而降低生产受污染海产品和人类感染的风险。根据RCP 8.5预测，到本世纪末，海面温度估计将上升2.73±0.73℃，这表明即使是地中海温度偶尔也会上升到接近30℃，pH值下降到7.5.然而，我们的结果表明，pH值的作用不如温度重要，因为当温度接近30℃时，它可能是决定细胞适应和存活的主要压力因素。此外，我们的研究结果表明，尽管球样表型在赋予细胞对次优pH值和温度的抵抗力方面起着明显的关键作用，但哈维弧菌(可能还有其他物种)可能依赖于其他适应策略，可能涉及获得VBNC状态或探索“增强和繁荣”机制。

　　最后，尽管这项研究主要集中在不同温度下的pH依赖性适应，但哈维弧菌对不同pH值的耐受性可以说取决于其他因素(例如盐度、可见光和/或捕食者)，这些因素不仅影响其在海水微观世界中的适应性和适应性，还影响天然水生系统中弧菌的动态，因此，这些因素对弧菌属的pH依赖性适应的个体贡献将是未来研究的重要解决。

　　参考文献：Gundogdu K, Orus Iturriza A, Orruño M, Montánchez I, Eguiraun H, Martinez I, Arana I, Kaberdin VR. Addressing the Joint Impact of Temperature and pH on Vibrio harveyi Adaptation in the Time of Climate Change. Microorganisms. 2023; 11(4):1075.