自然选择由非生物环境过滤与生物互作共同塑造。对于兼具自由生活和宿主关联能力的海洋细菌，在进化时间尺度上同时经历环境过滤与宿主选择的双重作用。这两种选择力量如何共同塑造深层的系统发育分化与基因组进化，一直缺乏系统认知。

潮间带条件动态变化，潮下带环境相对稳定，二者形成天然环境梯度，是解析环境过滤及其对微生物生态分化的影响的理想天然体系。Ruegeria是典型的广生态位海洋异养细菌，既可在海水和沉积物等背景环境中广泛存在，也能够与珊瑚、褐藻、海绵以及滨海植物等多种生物形成关联，非常适用于区分宿主选择与环境梯度在微生物宏进化中的相对作用。

近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带微生物与生物资源利用研究组（胡晓珂研究团队）在宿主关联型海洋细菌宏进化机制研究方面取得重要进展。研究证实，潮汐环境梯度是驱动宿主关联海洋细菌Ruegeria生态位分化和基因组适应演化的主导因子。相关研究成果以“Environmental Gradients as a Dominant Force in the Macroevolution of a Host-Associated Marine Bacterium”为题发表于微生物领域国际期刊The ISME Journal。

图1 海岸带与生活方式分类示意图和采样位点

研究团队整合新测序获得的194株Ruegeria菌株基因组和339个公共基因组，构建包含533个基因组的比较基因组数据集；结合全球沿海宏基因组和Ruegeria特异性扩增子数据，从系统发育、群落生态和功能基因等多个层面解析该类群的生态分化模式。研究发现，潮间带-潮下带环境分界驱动Ruegeria属产生深层系统发育分化，这一分化在原位环境rpoB扩增子数据和全球沿海宏基因数据中得到了一致证实。两种生态型在基因组层面呈现显著的功能分化：潮间带菌株富集抗逆胁迫与厌氧代谢相关基因；潮下带菌株则富集多种营养物获取和同化功能基因，上述功能基因与水平基因转移事件密切相关。

图2 基于Bac120基因集构建的Ruegeria属最大似然系统发育树

图3 Ruegeria潮间带和潮下带生态型的功能分化

图4 Ruegeria生态型潮汐分化的群落生态学验证

该研究表明，潮汐环境梯度，而非宿主关联作用，是塑造海洋细菌属Ruegeria的宏进化主导力量。研究据此提出环境分化与宿主特化相衔接的进化框架：可预测的理化梯度首先通过环境过滤，形成具有不同适应策略的细菌生态型；部分谱系随后进入特定宿主环境，在宿主选择压力下进一步特化。该成果更新了“宿主相关微生物主要受宿主选择塑造”的传统认知，为理解海洋微生物由环境适应向宿主关联演化的过程提供了新的视角。

烟台海岸带所胡晓珂研究员为论文通讯作者，烟台海岸带所博士研究生黄严严和深圳大学副研究员冯晓远为论文共同第一作者。该研究工作得到了山东省泰山学者项目、国家自然科学基金以及香港研究资助局优配研究金等项目联合资助。

论文信息：

Y. Huang, X. Feng, X. Hu, Y. Sun, Z. Song, M. Xie, T. Liao, X. Liu, X. Lv, R. Liu, Q. Liu, C.R. Voolstra, and H. Luo. 2026. Environmental gradients as a dominant force in the macroevolution of a host-associated marine bacterium. The ISME Journal (in press). https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag244