从墨西哥湾深海沉积物分离出的黑酵母对盐分胁迫的响应

隐蔽的咸世界中的生命

在墨西哥湾表面之下深处，阳光无法触及的寒冷高压泥中，真菌悄然生长。在它们之中有“黑酵母”——这些微小的深色生物能抵御会杀死大多数生物的极端盐分。本研究提出了一个简单但引人入胜的问题：当被近饱和盐水包围时，这些深海真菌如何存活甚至繁荣，它们在此过程中产生了哪些特殊分子？

波涛下的奇异真菌

研究人员首先从距海面两到三千米以上的深海沉积物中分离出三种黑酵母。这些物种——Salinomyces thailandicus、Neophaeotheca triangularis 和 Neophaeotheca salicorniae——属于以深色色素和耐恶劣环境能力著称的一类真菌。在实验室中以不同盐浓度培养时，发现这三种真菌均可在极高盐度下生长，大多数可耐受约20％的盐浓度。这使得这些酵母成为已知耐盐性最强的真菌之一，与少数典型的“极端”微生物并列。

盐胁迫下的变形者

盐分不仅影响生长速度，还改变了这些真菌的形态和分裂方式。S. thailandicus 在低盐时以纠结的丝状体生长，但随盐度增加转变为更圆的酵母样形态。N. triangularis 则相反，盐度升高时变得更具丝状性，而 N. salicorniae 则混合出现两种形态，但随着盐度升高生长变慢。通过时间推移显微镜观察，科学家们见证了这些细胞以非常规方式分裂：母细胞内形成子细胞包，随后破裂释放，或根据盐度改变出芽的时机。这些灵活的生长模式可能帮助真菌应对深海栖息地中不断变化的条件。

黑色素的保护力

黑酵母的一个标志是黑色素——同样为人类皮肤和头发着色的深色色素。在这些真菌中，黑色素被打包在细胞壁中，被认为能作为对抗胁迫的保护屏障。研究团队使用邻苯二甲酰内酯类化合物抑制黑色素生成的一个主要途径，并用高分辨电子显微镜观察细胞。当黑色素合成正常时，细胞壁在高盐条件下常常增厚，深色颗粒在壁内及壁表累积。Neophaeotheca 属的细胞壁出现细小通道，似乎将色素向外输送，色素在细胞表面聚集。阻断黑色素时，丝状生长几乎完全消失，仅剩成团的酵母样细胞，凸显出这种色素不仅是染料，更是构建和维持胁迫下真菌形态的结构性参与者。

为抵抗盐分而重塑化学组分

除了形态和细胞壁变化外，真菌还重编内部化学网络。研究人员利用高分辨质谱对细胞及其环境在低盐和高盐、有无黑色素抑制条件下产生的数百种小分子进行谱图分析。脂肪酸在各物种中占主导地位，提示真菌通过重塑膜脂来在高盐条件下维持膜的灵活性。N. triangularis 更进一步，在高盐下增加氨基酸和小肽的产量，这一策略更常见于耐盐植物而非真菌。团队还检测到不寻常的糖相关分子、各类脂质和氨基环醇——少见于真菌的环形化合物，这些可能作为此前未被认识的保护剂。当黑色素被抑制时，三种物种都扩展了其化学产物谱，尤其是在碳水化合物和脂质方面，似乎在弥补失去关键防御层的缺口。

隐藏的有用分子工厂

许多被检测到的化合物与其他海洋真菌已知具有抗菌、抗真菌、抗炎或抗癌活性的分子相似，包含某些脂肪酸衍生物、甾体、生物碱和复杂芳香结构。由于大多数代谢物与真菌生物质本身相关，它们可能集中存在于细胞表面或周围，形成对盐分和其他胁迫的保护性涂层。因此，本研究不仅揭示了黑酵母如何在极端栖息地中生存，也将这些深海真菌定位为充满潜力、尚未充分开发的新型化学物质来源，具有生物技术和医药应用价值。

对宏观图景的意义

简而言之，这项工作表明来自墨西哥湾的黑酵母通过改变形态、增厚和变暗细胞壁以及彻底调整内部化学来应对强烈的盐分胁迫。黑色素像多功能盔甲一样，支持丝状体形成并帮助调控通过细胞壁的物质流动；而脂肪、氨基酸及其他小分子则微调细胞应对高盐环境的方式。合在一起，这些策略使真菌能够适应地球上最具挑战性的栖息地之一，并使它们成为发现新型有用天然产物的有趣候选者。

引用: Camacho-López, M.D., Figueroa, M., Hernández-Melgar, A. et al. Salinity stress response of black yeasts isolated from deep-sea sediments of the Gulf of Mexico. Commun Biol 9, 396 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09673-0

关键词: 深海真菌, 黑酵母, 耐盐性, 黑色素, 海洋代谢物