Обнаружена генетическая основа цветового разнообразия коралловых рифов

Учёные из Университета Саутгемптона обнаружили генетическую основу, позволяющую кораллам производить потрясающий спектр цветов.

Они выяснили, что кораллы используют не один ген для контроля выработки пигмента, а множественные копии одного и того же гена. В зависимости от того, сколько генов активно, кораллы становятся более или менее окрашенными.

Профессор Йорг Виденманн отмечает, что это объясняет давнюю загадку: почему особи одного вида коралла могут демонстрировать столь драматические различия в окраске, находясь бок о бок на рифе в одинаковых условиях. Ключевой вывод: так называемые "цветовые морфы" используют не один ген, а несколько его идентичных копий.

Исследование, опубликованное в Molecular Ecology, также объяснило, как эта стратегия может помочь кораллам выживать в стрессовых условиях.

На примере коралла Acropora millepora команда установила, что флуоресцентные пигменты, в основном ответственные за окраску, действуют как солнцезащитный крем для симбиотических водорослей, живущих в тканях коралла. Эти водоросли нуждаются в свете для производства сахаров, которыми делятся с кораллом-хозяином.

Однако интенсивность света на рифе иногда превышает здоровый для водорослей уровень, что становится опасным для симбиоза. Этот световой стресс может привести к потере водорослей — процессу, известному как обесцвечивание кораллов. Если партнёрство не восстановится, кораллы часто погибают.

Поскольку кораллы прикреплены к субстрату и не могут уйти в тень, им необходимо усиливать свою способность справляться с избытком солнца. Учёные показали, что повышенный уровень света включает гены, ответственные за выработку цветных пигментов-экранов. Поэтому кораллы обычно ярче окрашены в наиболее освещённых частях колонии.

Однако усиленная защита имеет свою цену: кораллам приходится направлять значительные энергетические ресурсы на накопление большого количества белковых пигментов, характерных для ярко окрашенных особей. Эта энергия может быть отвлечена от других важных процессов, что потенциально приводит к снижению темпов роста или меньшему количеству потомства. Следовательно, яркая окраска может быть невыгодна для кораллов, поселившихся в менее освещённых частях рифа.

Генетическая основа в виде вариаций числа копий генов обеспечивает, что одни особи в популяции защищены лучше и с большей вероятностью выживут в стрессовых условиях. Другие защищены меньше, но могут инвестировать энергию в процессы, помогающие им преуспеть в местах обитания с меньшим световым стрессом. Возникающий цветовой полиморфизм увеличивает потенциал вида кораллов для расширения ареала вдоль крутых световых градиентов рифа и заселения большего числа экологических ниш.

Это открытие предполагает, что репертуар стрессовых реакций рифовых кораллов шире, чем считалось ранее.