海法大學、魏茨曼科學研究所和基因組調控中心（CRG）的研究人員繪製出首個萼形柱珊瑚(Stylophora pistillata)所有不同類型細胞的圖譜，這是一種原產於印度太平洋的造礁珊瑚。該研究於週二發表在《細胞》雜誌上，是第一個檢測到珊瑚中存在特殊免疫細胞的研究。這些發現為珊瑚的分子生物學和進化提供了新的見解，並將有助於目前和未來的保護工作，以保護受到溫度上升和海洋酸化威脅的珊瑚礁生態系統。

該圖譜顯示，萼形柱珊瑚在其生命週期的三個主要階段有40種不同的細胞類型。研究人員發現了負責重要生物過程的分子機制，如珊瑚骨架的形成，它是大量海洋物種的棲息地。該小組還發現了珊瑚如何與居住在其細胞內的光合藻類建立共生關係。

研究人員還驚訝地發現了專門的免疫細胞的存在，它們採用了許多通常與脊椎動物的免疫細胞功能相關的基因。以前人們認為先天免疫力在保護藻類共生體的健康以及對溫度上升和酸化的適應性方面發揮著著作用，但直到現在，在珊瑚中還沒有關於專門免疫細胞的報導。

據該研究的作者之一、海法大學的研究員Tali Mass博士說：“珊瑚礁在海洋的生態系統中發揮著至關重要的作用，因為它們為海洋中大約25%的動物提供了棲息地，並構建了世界上最大的生物結構。海水變暖和酸度上升對珊瑚礁的未來構成了威脅，相應地，我們所完成的基因測序對珊瑚礁的生存和海洋的未來極為重要。”

據該研究的共同作者和CRG的組長Arnau Sebe Pedrós稱：“我們的工作系統地定義了珊瑚細胞的分子生物學。這個細胞圖譜將有助於更好地了解珊瑚對溫度升高和海洋酸化的反應，甚至最終可能有助於設計干預措施，以提高我們仍然剩下的珊瑚礁的複原力。這項工作也是一個很好的例子，說明單細胞基因組學技術正在徹底改變我們對動物生物多樣性和進化的理解，彌合了基因組和生物體之間的差距。”

研究人員通過使用一種叫做單細胞RNA測序的方法來測量每個細胞的基因表達，從而建立了細胞圖譜。在研究中，單細胞RNA測序幾乎只限於可以在實驗室條件下生長的物種。由於造礁珊瑚很難在實驗室條件下生長，以色列的研究人員在埃拉特灣收集了處於生命週期不同階段的珊瑚，然後將它們運到魏茲曼研究所和巴塞羅那的CRG進行測序和分析。這項研究是為數不多的在野外採樣的物種中進行單細胞分析的研究之一。

造礁珊瑚是許多珊瑚礁的基礎物種。它們以游泳的幼體開始其生命，然後分散並定居為多角體。多角體迅速建立一個富含蛋白質的基質，形成碳酸鈣骨架，最終發展成由許多單獨的多角體組成的棲息成體。造礁珊瑚群是種類繁多的海洋物種的主要棲息地，這就是珊瑚礁被認為是海洋的雨林的原因。

造礁珊瑚通過與生活在其細胞內的光合藻類形成共生關係而生活在熱帶海域。藻類為細胞提供光合作用的產品，而細胞又為藻類提供碳。這種共生關係維持了珊瑚生長和繁殖的高能量需求，包括其骨架的生產。

在過去的幾十年裡，全世界的珊瑚礁都在減少。這種下降的主要驅動力是海洋溫度的上升和酸化，這直接影響了珊瑚的共生關係，導致珊瑚白化，即珊瑚將生活在其組織中的藻類排出，並通過降低鈣化率影響骨架的形成。