Исследователи идентифицировали тип паразитических бактерий, истощающих энергию кораллов
Исследователи из Университета штата Орегон предложили новый род бактерий, который процветает при загрязнении коралловых рифов, отбирая энергию у кораллов и делая их более восприимчивыми к болезням.
Исследование, финансируемое Национальным научным фондом (NSF) и опубликованное в ISME Journal, дает новое понимание в борьбе за спасение находящихся под угрозой рифов Земли — крупнейших и наиболее значительных структур биологического происхождения на планете.
Коралловые рифы занимают менее 1% океана, но являются домом почти для четверти всех известных морских видов. Рифы также помогают регулировать уровень углекислого газа в море и служат важным полигоном для поиска новых лекарств.
Кораллы являются домом для сложного сообщества динофлагеллят, грибов, бактерий и архей, которые вместе составляют коралловый микробиом. Изменения в составе микробиома связаны с изменениями в здоровье коралла.
С момента своего первого появления 425 миллионов лет назад кораллы разветвились на более чем 1500 видов, включая находящийся под угрозой исчезновения Acropora cervicornis (карибский олений рог), который был в центре данного исследования.
В исследовании, когда кораллы подвергались воздействию повышенного уровня питательных веществ (загрязнение от сельскохозяйственных стоков и сточных вод), вновь идентифицированный род бактерий начал доминировать в микробиоме кораллов, увеличившись с 11,4% до 87,9% бактериального сообщества.
Эти бактерии относятся к порядку Rickettsiales, а род в основном ассоциирован с водными организмами. Ученые назвали род Candidatus Aquarickettsia, а связанный с кораллами вид в этом исследовании, Candidatus A. rohweri, стал первым в новой кладе, чей геном был полностью секвенирован.
Исследование, включавшее анализ данных последовательностей ДНК из множества прошлых работ, показывает, что эта бактериальная клада глобально ассоциирована со многими различными коралловыми хозяевами и имеет гены, позволяющие ей паразитировать на хозяевах, получая аминокислоты и АТФ — основную молекулу, переносящую энергию в клетках.
«Мы ранее показали, что эта OTU Rickettsiales обнаруживается в каменистых кораллах, реагирует на воздействие питательных веществ и связана со снижением роста кораллов и повышением смертности. Теперь мы знаем, что у нее есть несколько генов, характерных для паразитов, включая ген антипортера Tlc, который лишает клетки хозяина энергии, забирая АТФ и заменяя его низкоэнергетическим АДФ», — заявила ведущий автор исследования Грейс Клингес.
Когда уровни питательных веществ нормальны и кораллы здоровы, они могут переносить низкую популяцию Rickettsiales. Но когда риф становится богат питательными веществами, популяция Rickettsiales резко возрастает и становится вредной, потребляя все больше ресурсов хозяина.
«Этот порядок бактерий присутствует в микробиоме больных кораллов, но также и в здоровых кораллах в низких концентрациях. Он влияет на иммунную систему хозяина, даже если сам по себе не является патогенным — существует так много каскадных эффектов. Поскольку загрязнение питательными веществами все больше влияет на рифы, мы подозреваем, что паразиты в пределах нового рода будут размножаться и подвергать кораллы большему риску», — отметила Клингес.
В метаанализе 477 075 образцов из баз данных Earth Microbiome Project и Sequence Read Archive исследователи обнаружили, что Candidatus Aquarickettsia rohweri присутствует по всему миру у 51 рода каменистых кораллов и 76 родов губок.
«Вместе эти данные позволяют предположить, что наш предлагаемый род широко ассоциирован с кораллами, а также со многими представителями небилатеральных типов животных — Placozoa, Porifera, Cnidaria и Ctenophora — и даже с более древними протистами», — сказала соавтор исследования, микробиолог Ребекка Вега Тербер.