Кораллы выживают в жаре с помощью бактерий
Обработка кораллов пробиотическим коктейлем из полезных бактерий повышает их выживаемость после обесцвечивания. Этот подход можно применять заранее перед прогнозируемой волной тепла, чтобы помочь кораллам восстановиться после высоких температур моря.
Из-за изменения климата температура океанов растет, что нарушает взаимосвязь кораллов с их симбиотическими фотосинтезирующими водорослями и вызывает обесцвечивание, в некоторых случаях приводящее к гибели кораллов. Исследователи из KAUST предположили, что манипулирование микробиомом кораллов может повысить их устойчивость к стрессу с помощью полезных микроорганизмов для кораллов (BMC).
Команда отобрала шесть полезных бактериальных штаммов, выделенных из коралла Mussismilia hispida, и использовала их для инокуляции экспериментальных культур M. hispida. Одновременно кораллы подвергали тепловому стрессу: температура повышалась до 30°C в течение 10 дней, а затем возвращалась к 26°C. Исследователи отслеживали состояние кораллов, измеряли микробное разнообразие и метаболические параметры в вариантах с пробиотиками и без, а также с тепловым стрессом и без него.
Изначально разницы не было — кораллы с пробиотиками и без реагировали на пиковую температуру одинаково и оба обесцвечивались. «В тот момент эксперимента я подумала: ну ладно, мы видим схожие реакции между вариантами», — вспоминает ведущий автор исследования Эрика Санторо, ныне постдок в KAUST. «Но после того, как мы понизили температуру, мы наблюдали неожиданный поворот в группе, которую обработали пробиотиком BMC. Это был действительно приятный сюрприз».
Пробиотическая обработка улучшила реакцию и восстановление кораллов после теплового стресса, повысив выживаемость с 60% до 100%. Исследователи интерпретируют это как помощь BMC холобионту в смягчении последствий «пост-теплового стрессового расстройства» и, как следствие, в перестройке физиологических и метаболических профилей.
Исследование также описывает некоторые защитные молекулярные механизмы. В период восстановления у кораллов, обработанных BMC, была ниже экспрессия генов, вовлеченных в апоптоз и клеточную реконструкцию, и повышена экспрессия генов защиты от теплового стресса. Обработка BMC также изменила профиль микробиома, включив некоторые полезные бактерии и вызвав другие изменения в структуре популяции.
BMC представляют собой ценный инструмент для борьбы с последствиями изменения климата, но Санторо подчеркивает, что это не панацея. «Использование пробиотика — эффективный инструмент, чтобы помочь кораллам справиться с тепловым стрессом, но мы также должны рассматривать другие меры», — говорит она, такие как «защита и сохранение, повышение осведомленности и, что наиболее важно, сокращение выбросов парниковых газов и попытки изменить наше использование ресурсов. Кораллам потребуются все эти меры».
Исследование опубликовано в Science Advances.