海綿動物（Sponges）是地球上最古老的多細胞生物之一，雖然外觀簡樸，但在海洋生態系中扮演著舉足輕重的角色。以色列臺拉維夫大學（Tel Aviv University, TAU）的研究團隊近日在《Science Advances》期刊發表了一項突破性研究，指出分布於以色列南部 Eilat 區域的一種名為 Theonella conica 的海綿，內部累積了極高濃度的劇毒鉬（molybdenum, Mo）元素。研究還發現，這種海綿內部的共生細菌 Entotheonella sp. 在鉬的累積與毒性中和過程中扮演了關鍵角色，開啟了探索海洋生物與共生微生物互動的新方向。
鉬元素的累積與解毒機制
Theonella conica 是一種稀有海綿，其內部的鉬濃度遠超其他生物。研究團隊的博士生 Shani Shoham 表示：「我們的研究顯示，在 Eilat 灣超過 27 公尺深的海底採集到的海綿樣本中，每克海綿淨重含有 46,793 微克的鉬，是地球上任何生物體內濃度最高的。」
鉬是一種對細胞代謝至關重要的微量元素，廣泛應用於高強度鋼等合金工業。然而，當鉬濃度高於其溶解度時，對生物來說具有劇毒性。Theonella conica 的共生細菌 Entotheonella sp. 能夠有效中和這種毒性。這些細菌將鉬從有毒的可溶狀態轉化為穩定的礦物質，從而保護海綿宿主不受毒性影響。
Shoham 解釋道：「海綿本身是一種中空的細胞團狀結構，缺乏器官與組織，但其體內約有 40% 的體積是由細菌、病毒和真菌等微生物組成的共生聚落。Entotheonella sp. 在這些微生物中扮演核心角色，能夠解毒並促進金屬的累積與穩定化。」
工業應用與未來研究方向
鉬在工業中需求量很大，尤其是用於合金製造，例如高強度鋼。然而，Shoham 提到，從海綿中提取鉬並不可行。一方面，海綿的總量非常有限，即使其鉬濃度高，但單一海綿內含的鉬元素重量仍然非常少；另一方面，海綿是極為脆弱的生物，需要特定條件才能養殖成功，工業化應用難度極高。不過，Entotheonella sp. 的解毒與金屬轉化能力為環境治理帶來了新可能。Shoham 表示：「我們的研究還發現，這類細菌能有效處理高濃度的其他有毒金屬，例如砷（As）和鋇（Ba）。未來，探索這些細菌的潛能，可能為處理受砷污染的水源提供革命性解決方案。」
全球約有 2 億人因砷污染面臨健康威脅，而這些共生細菌展現了解決這一問題的潛力。例如，Entotheonella sp. 能將砷從有毒狀態轉化為無害的礦物形式，這項功能未來可能應用於污染水源的淨化技術。這項研究不僅揭示了 Theonella conica 這種稀有海綿的獨特適應策略，也強調了探索海洋生物多樣性的重要性。研究團隊表示，未來將深入研究這種海綿內部的金屬代謝機制，並進一步探討 Entotheonella sp. 在金屬累積與毒性中和過程中的具體作用。類似的研究或許能幫助我們在其他海洋生物中發現更多未被探索的機制，這些機制不僅有助於基礎科學研究，還可能推動環境治理與技術創新。隨著研究的持續深入，我們或許能從這些海洋生物的自然智慧中汲取靈感，為應對環境挑戰與資源短缺提供新的解決方案。
