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【成果分享】黃尹則助理教授(高雄醫學大學生物醫學暨環境生物系):Code and co-evolution: Data-driven insights into beetle-fungi symbiosis and urban soil ecology

 

  當代⽣物學與都市⽣態學的交會,揭⽰出⼀個逐漸浮現的重要研究⾯向:⽣物共⽣(symbiosis)與共演化(co-evolution)對於維繫⾃然界與⼈類環境之間關係的核⼼⾓⾊。在此背景下,來⾃⾼雄醫學⼤學⽣物醫學暨環境⽣物系黃尹則老師的研究,透過「code and co-evolution」的分析視⾓,聚焦於甲蟲—真菌共⽣系統與都市⼟壤真菌多樣性的關聯,提供了對微觀世界深層交互作⽤的嶄新⾒解。

  ⼈類與真菌的互動歷史悠久,從早期農耕社會利⽤酵⺟發酵食物與釀酒、到現代利⽤真菌製藥與環境修復,皆顯⽰出真菌在我們⽣活中的不可或  缺。⽽在⾃然界中,真菌亦不僅限於被動依附於其他⽣物的⾓⾊,它們常與昆蟲建立緊密共⽣關係,如切葉蟻(leaf-cutter ants)與⽩蟻(termites)等,會「種植」特定的真菌作為食物來源,這種昆蟲農業的現象,堪稱⾃然界的「農夫」。尤其值得注意的是,樹⽪甲蟲(bark beetles)與其共⽣真菌所構成的共⽣體系,展現了極⾼程度的⽣態合作與基因層級的協同演化。

  在黃老師的研究中,針對不同的樹⽪甲蟲與其共⽣真菌的基因組進⾏比 較,發現真菌基因中的AA4、CE4、GH3等家族,在共⽣後有可能會依其環境的不同⽽有相似的趨勢。這些基因家族與⽊質素降解、⼟壤中PH與碳基和氮基有密切相關,揭⽰出真菌為適應宿主昆蟲⽽發展出的不同携帶功能,強化彼此間的互惠合作關係。此⼀共⽣機制背後所反映的「communal pathway」,不僅是營養互賴的體現,也可能是微⽣物社群適應與選汰的篩選結果。

  然⽽,都市化過程對此⽣態關係構成潛在⼲擾。台灣快速的都市化發展,導致⼟地利⽤型態的變化,尤其是「⼟地破碎化」(land fragmentation),對⼟壤微⽣物的多樣性與分布是否會造成了潛在的影響。黃老師的研究指出,在不同的⼟壤樣本中,真菌和細菌物種豐富度與功能組成有顯著差異,顯⽰出都市化可能改變⼟壤微⽣物的⽣態棲位(ecological niche),進⽽影響與昆蟲之間的共⽣網絡。這種「隱性影響」雖不易觀察,但長遠來看可能造成⽣態系統功能的崩解。

  本研究透過基因體與⽣態資料的整合分析,以資料驅動的⽅式探索真菌與昆蟲間複雜的交互關係,並延伸⾄都市⽣態脈絡中的演變變數,提供了⽣物共⽣與⼈類活動交錯作⽤的具體實證。為維持都市⽣態平衡與⽣物多樣性保育提供策略性建議。

 

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