主要植物和藻类多糖是地球上最丰富和多样的生物聚合物之一。它们通过微生物群落的降解驱动碳循环，促进肠道健康，并使可持续生物技术成为可能。作为植物和藻类保护性细胞外基质的主要成分，多糖的化学多样性加剧了一场共同进化的军备竞赛，推动了碳水化合物活性酶的多样化以及通过水平基因转移在微生物降解者之间的重新组合。尽管这些分散的代谢能力在许多微生物生态系统中显而易见，但尚不清楚多种降解者如何共存于单一复杂的多糖资源上，并进行协同互动而非竞争。因此，我们缺乏一个量化的机制框架，将个体降解者的代谢和相互作用与群落层面的降解联系起来。这一空白阻碍了我们对微生物在碳循环中贡献的理解，以及设计高效降解多样底物的微生物联盟的能力。在海洋生态系统中，褐藻和硅藻产生难降解的多糖褐藻糖，使其在碳封存中发挥关键作用。它们占据海洋初级生产力的五分之一，并通过沉降的生物量和颗粒向海洋深处输送每年5亿吨碳，这里的碳可以储存数千年。这些自然过程在褐藻养殖中越来越多地被利用，预计到2050年，褐藻将至少贡献设定的基于自然的气候解决方案目标的0.5%（即每年10亿吨二氧化碳的封存目标）。褐藻糖是藻类碳出口的主要载体，因为它构成了25%-50%的细胞壁和黏液，促进颗粒形成，并抵抗微生物降解长达数个月。这种稳定性可能归因于其复杂的结构，包含了一个硫酸化的岩藻糖骨架，这在不同藻类物种之间在连接模式、硫酸化以及非岩藻糖侧链的异质组成与连接结构上有所不同。由于这种复杂性，已知仅有少数细菌物种能够降解褐藻糖，而即使那些能降解的细菌，通常也只能实现不完全降解，尽管它们编码了数十种褐藻糖活性酶。宏基因组学研究揭示了共存的降解者，它们的酶库互补，可能针对多糖的不同区域，表明完全降解可能依赖于专门微生物之间的积极相互作用——这是一个生态障碍，可能在稀薄的海洋环境中稳定褐藻糖，并有助于解释为什么许多藻类依赖这种多糖作为保护层。为了理解微生物相互作用在褐藻糖降解中的作用，我们从沿海海水中富集了一种细菌群落，使用普通褐藻Fucus vesiculosus的褐藻糖作为唯一的碳源。在经过12轮连续的生长-稀释循环后，富集达到了90%的底物降解。宏基因组分析回收了73个宏基因组组装基因组，Verrucomicrobiota（一个以降解复杂多糖而闻名的门）在社区中占据了超过80%的相对丰度。值得注意的是，所有富集的最终点都被Luteolibacter主导，它是一种已知栖息在藻类表面的褐藻糖降解者的近缘物种。基于基因内容，宏基因组被分类为三个生态行会：（1）'降解者'，其基因组中含有岩藻糖苷酶和硫酸酶，并启动多糖分解；（2）'利用者'，缺乏这些酶，但拥有岩藻糖的分解代谢基因，从而能够与降解者竞争释放的岩藻糖；（3）'清除者'，不含这两类酶，而是依赖代谢副产品生长。