本文来源于海潮天下（Marine Biodiversity）
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海潮天下·导读
当夏天的红海水温飙升到近32℃时，水下的鹿角珊瑚就会成片面临白化死亡的风险。以往救珊瑚的思路多是往水里投加活的益生菌，但活菌疗法在开放海域的大规模应用面临诸多挑战——活菌怕热、运输和储存条件苛刻，施放到海中后也容易被海流稀释。沙特阿卜杜拉国王科技大学的团队干脆换了个思路，趁着2022年自然热浪发作，直接在开放海域做了一场野外试验。他们把活菌灭活做成后生元投喂给珊瑚，结果发现其中一种特定配方的后生元“特饮”，在常温下即可保存、成本也较低，帮珊瑚保住了颜色和光合作用。同时，后生元处理组珊瑚体内还富集了与耐热性相关的科贝特氏菌（Cobetia sp.）。虽然具体机制尚待阐明，但这一结果表明，使用灭活的后生元产物同样能够在真实大海中减轻热浪对珊瑚的冲击，为全球濒危珊瑚礁的大规模野外救援提供了一条具有操作性的新路径。
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出品 | 海潮天下
全球气候变暖引发的海洋热浪正在对海洋珊瑚礁生态系统造成严重的生存威胁。过去实验室及水族箱模拟研究表明，利用有益微生物（益生菌）调控珊瑚共生菌群结构能够增强其耐热能力。不过，此类微生态疗法能否在真实、复杂的海洋环境中发挥功效，此前一直缺乏关键的野外原位试验证据。
2026年9月3日，国际学术期刊《细胞报告》（Cell Reports）在线发表了沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）埃莉卡·桑托罗（Erika Santoro）博士团队的最新研究成果。研究人员在沙特阿拉伯北部中央红海水域，针对处于自然热浪威胁下的濒危鹿角珊瑚（Acropora cf. valida）开展了为期15天的野外在地修复试验。试验期间，海水日平均温度高达30.9℃~31.9℃。科研团队从当地健康珊瑚体内分离出有益菌株，分别配制成活性益生菌制剂、及其对应的灭活后生元制剂，并进行野外现场施用比较。
研究概念图。论文出处：©Santoro EP, RaimundoI, BeenhamL, et al. (2026)
生理监测与光谱分析数据表明，在高温热应激环境下，接受特定活性益生菌配方与特定灭活后生元配方处理的珊瑚组，其色素保留度（组织颜色）与体内共生藻的光合作用效率均得到显著改善，有效减缓了热白化现象。这证实了微生态干预手段在开放海洋野外环境中的实用有效性。
后续的基因组与代谢组学解析显示，益生菌与后生元对珊瑚宿主微生态与代谢谱的重塑路径存在差异。经后生元处理后，珊瑚体内与耐热机制密切相关的科贝特氏菌（Cobetia sp.）丰度显著上升。这种微生物群落动态响应表明，即便使用无活性的后生元成分，依然能够诱导宿主内部微生物组发生有益调控，从而增强其应对高温环境的能力。
活性益生菌的大规模野外应用受限于活菌运输、储藏条件以及潜在的环境生态生物安全风险。后生元作为灭活的微生物制剂或其生物活性代谢产物，具备常温保存、稳定性高、易于运输及生产成本较低的物理化学特性。该项野外试验验证了后生元的生物效用，为其作为低成本、可持续的大规模珊瑚礁保护工作提供了一个科学依据。
▲研究区域与实验设计。（A）红海中部研究地点；（B）无人机航拍及珊瑚处理组别分布（安慰剂：红色；BMC1：浅绿；D_BMC1：深蓝；BMC2：深紫；D_BMC2：浅紫）；（C）2022年海水日平均温度变化；（D）实验方案示意图。论文出处：©Santoro EP, RaimundoI, BeenhamL, et al.
【背景】始于2006年前后的“珊瑚益生菌假说”
“给海洋喂益生菌和后生元”的想法不是一夜之间就蹦出来的，它前前后后已经历了近20年理论演进和实验探索。
这一理念最早可以追溯到2006年前后。当时，以色列特拉维夫大学的科学家首先提出了“珊瑚益生菌假说”（Coral Probiotic Hypothesis）。他们发现珊瑚并不是单一的动物，它们是一个个极其复杂的“全生物体”（holobiont，包括珊瑚宿主、虫黄藻以及极其庞大的微生态菌群）。海水升温时，这套微生态平衡会被破坏，导致珊瑚白化甚至死亡。科学家们提出疑问：既然人类和农作物可以通过补充益生菌来增强免疫，那能不能通过人为投喂有益菌，来给珊瑚“接种”抗热基因呢？
于是，科学家随后开始思考一个更具操作性的问题：如果珊瑚的微生物伙伴确实能够影响它的抗逆性，那么能否人为筛选有益微生物、然后再把这些微生物重新引入珊瑚呢？
大概从10年前，就开始尝试水族箱模拟验证。巴西和沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的微生物学家（如Raquel Peixoto团队）开始从珊瑚及其周围环境中筛选具有潜在有益功能的菌株，例如参与活性氧清除、营养循环或抑制病原菌的微生物，配制成“珊瑚有益微生物”（BMCs）。
近年的水族箱实验已经出现非常明显的结果。2025年一项研究中，A. cf. hemprichii在32℃、48小时热胁迫下，未接种BMC的实验碎片全部出现严重组织损伤并死亡（对照组），而接种BMC的碎片全部存活。可谓效果极其显著。不过，这一结果来自特定珊瑚物种、特定温度和48小时实验条件，不能直接外推到天然珊瑚礁。
科学家们还将益生菌用于救治佛罗里达和加勒比海爆发的“硬骨珊瑚组织损失病”（SCTLD）。史密森尼学会等机构开发出一种本土细菌制成的益生菌（海潮小编注：McH1-7是一株Pseudoalteromonas属细菌，有抗菌活性，最初是从一个对SCTLD具有抗性的鹿角珊瑚科珊瑚Montastraea cavernosa组织片段中分离出来的）。研究人员在美国佛罗里达东南部对野生M. cavernosa进行了长达2.5年的跟踪，并测试了两种施用方法：一种是将含菌海水悬液装入袋中，套住整株珊瑚；另一种是将含菌的海藻酸钠糊剂直接涂在病斑上。结果显示，整株处理的方法能够减缓SCTLD病斑扩展，而且效果持续了2.5年。所以，它被认为是一种潜在的新工具。
不过这里面有一个瓶颈就是，活菌一到开放大海就有些容易“失效”了。实验室效果虽然不错，但一到真实的大海里，益生菌遇到了极大的瓶颈，毕竟海洋是开放水域，刚投喂的活菌瞬间就被海流稀释、冲走了。活菌也竞争不过土著菌，另外活益生菌也需要冷藏和现场培养的条件。所以，真正困难的是如何让这些微生物在开放海域以足够的剂量、合适的时间和方式与目标珊瑚发生作用，并获得稳定而可重复的效果。海水稀释、环境条件、微生物群落竞争以及施用成本，都会增加野外应用的难度。
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（图文无关）▲红海珊瑚。©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 海潮天下（Marine Biodiversity）
【实验】给海洋“喝”益生菌、后生元
为了减少活菌制剂在储存、运输和野外施用中的限制，研究人员开始探索后生元。按照ISAPP的定义，后生元（Postbiotics）是能够对宿主产生健康益处的无生命微生物及其成分制剂。它可以由灭活的完整微生物或其细胞成分构成，也可以含有微生物产生的代谢物。
沙特KAUST团队在2022年红海自然热浪期间进行的野外原位试验，就是这一方向的关键突破。试验表明，一种后生元处理与活菌益生菌处理一样，能够在热浪期间维持珊瑚的光合效率，说明部分后生元制剂具有与活菌疗法相当的保护潜力。
经后生元处理的鹿角珊瑚颜色和光合效率均得到较好维持，表明热胁迫下的光合功能受到的损伤较轻。有意思的是，后生元处理还伴随着珊瑚微生物组的变化，其中Cobetia相关类群的丰度增加。Cobetia此前已被认为与珊瑚耐热性有关，但后生元究竟如何引发这一变化，目前仍不清楚。
后生元由于不需要维持微生物的存活状态，理论上有望提高制剂的储存稳定性，降低运输和现场施用难度。与活菌制剂相比，后生元可以避免活菌存活、繁殖和持续定殖带来的部分风险（海潮天下小编注：但其在自然珊瑚礁中的长期生态安全性仍需要评估）。2022年红海的相关研究经过后续分析，于2025年以预印本形式公布，并于2026年9月3日正式发表于《Cell Reports》 ——也就是本文中所说的这个成果。
本文参考资料
Santoro E P, Raimundo I, Beenham L, et al. Probiotic and postbiotic treatment in situ during a marine heat wave improves coral health and promotes specific metabolic and microbiome changes[J]. bioRxiv, 2025: 2025.10. 09.679041.
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00917-4
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资讯源 | Santoro E P, Raimundo I, Beenham L, et al.(2026)
文 | 王海诗
排版 | 卢晓雨
时间 | 2026年9月
联系小编 | editor@oceanbiodiversity.cn
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