Как работают фиолетовые и розовые «солнцезащитные кремы» кораллов

Новое исследование Университета Саутгемптона выявило механизм, с помощью которого кораллы используют свои розовые и фиолетовые оттенки в качестве защиты от вредного солнечного света.

Многим рифовым кораллам необходим свет для выживания, так как они получают пользу от сахаров и липидов, производимых их светозависимыми симбиотическими водорослями. Однако на мелководье коралловых рифов уровень освещённости часто превышает необходимый кораллам, и жизненно важный солнечный свет может стать вредным для водорослей и их хозяев.

Помимо температуры, световой стресс является основной причиной обесцвечивания кораллов — потери симбиотических водорослей, что представляет угрозу для выживания рифов.

Работая на Большом Барьерном рифе и в строго контролируемых условиях в Коралловой лаборатории Университета Саутгемптона, команда исследователей получила экспериментальные доказательства того, что розовые и фиолетовые хромопротеины могут действовать как солнцезащитный крем для симбиотических водорослей, поглощая часть света, который в противном случае мог бы навредить.

«Прекрасные розовые и фиолетовые оттенки, производимые кораллом-хозяином, часто создаются хромопротеинами — пигментами, биохимически родственными зелёному флуоресцентному белку (GFP) медузы Aequorea victoria. В отличие от своего зелёного светящегося аналога, хромопротеины поглощают значительное количество света, но не переизлучают его», — говорит руководитель исследования доктор Йорг Виденманн.

Ранее высказывалось предположение, что GFP-подобные белки способствуют защите кораллов и их симбионтов от избытка света, но эта гипотеза была спорной, так как механизм их работы оставался неясным. По крайней мере, для хромопротеинов теперь известно, что они действительно способны выполнять эту функцию.

Исследователи также предложили объяснение загадочному явлению: некоторые кораллы накапливают исключительно высокое количество хромопротеинов в растущих областях, таких как кончики ветвей или в зонах заживающих ран.

«Эти растущие области практически не содержат симбиотических водорослей, поэтому большая часть света отражается белым скелетом коралла, вместо того чтобы использоваться водорослями. Возникающая повышенная интенсивность света в новых частях коралла представляет потенциальную опасность для клеток водорослей, которым необходимо заселить эти области. Таким образом, похоже, кораллы используют clever trick, чтобы помочь своим симбионтам. Более высокая интенсивность света включает гены, ответственные за производство солнцезащитных хромопротеинов», — объясняет доктор Виденманн.

Результаты показывают, что экранирующий эффект хромопротеинов может помочь водорослям проникнуть в новую ткань. Как только популяция симбионтов полностью устанавливается, уровень света в ткани снижается, поскольку водоросли используют большую часть света для фотосинтеза. Как следствие, гены хромопротеинов снова выключаются, что позволяет кораллу экономить энергию, необходимую для их производства.

Это исследование способствует лучшему пониманию реакции кораллов на экологический стресс. Знание устойчивости кораллов к стрессу — важное условие для улучшения прогнозов судьбы коралловых рифов, подверженных изменению климата и различным формам антропогенного воздействия.

Исследование опубликовано в последнем выпуске журнала Coral Reefs.