Рифообразующие кораллы и микроскопические водоросли в их клетках эволюционируют совместно

Микроскопические водоросли, живущие внутри рифообразующих кораллов и снабжающие их питательными веществами, могут эволюционировать в тандеме с кораллами-хозяевами, так что каждый партнёр тонко настроен на удовлетворение потребностей другого. Новое исследование биологов из Penn State показывает, что генетические различия внутри вида этих микроводорослей-симбионтов соответствуют виду коралла, который они населяют. Это открытие может иметь значение для сохранения этих исчезающих кораллов.

Кораллы семейства Acroporidae — одни из основных рифообразующих видов в Карибском бассейне. Однако они находятся под угрозой исчезновения из-за потепления вод, загрязнения и других антропогенных изменений, и их выживание частично связано с симбионтами внутри них.

Исследователи сравнили генетические различия среди представителей вида симбионта Symbiodinium 'fitti', собранных либо из коралла-оленя (Acropora palmata), либо из близкородственного коралла-антилопы (Acropora cervicornis), либо из их гибрида — так называемого слитного коралла-антилопы. Пробы были собраны в нескольких локациях по всему Карибскому морю.

«Генетические различия, которые мы наблюдали у симбионта, в первую очередь объяснялись видом хозяина, из которого мы их собрали», — сказала Ханна Райх, ведущий автор исследования. Каждый вид коралла представляет собой уникальную микросреду для своих симбионтов. Например, известковые скелеты двух видов кораллов различны и по-разному отражают солнечный свет. Поэтому симбионты должны адаптироваться к условиям, создаваемым каждым хозяином, чтобы наилучшим образом использовать солнечную энергию и преобразовывать её в пищу.

Исследователи полагают, что каждый вид коралла коэволюционировал с определённым подмножеством штаммов S. 'fitti', формируя более специализированные отношения. Эта специализация наблюдалась даже у природного гибрида кораллов, имеющего относительно недавнее происхождение.

Некоторые из наблюдаемых генетических различий затрагивали гены, которые, как предполагается, влияют на метаболизм и физиологию симбионта. Эти изменения могут позволить симбионту адаптироваться к уникальным метаболическим и пищевым требованиям, предъявляемым микросредой каждого хозяина.

Верность между видами кораллов и их симбионтами может поддерживаться, если симбионты избирательны в выборе вида коралла для заселения, и/или если кораллы-хозяева избирательно относятся к тому, какой штамм симбионта остаётся в их клетках. На факторы среды также может влиять на генетические различия между штаммами симбионтов.

Если симбионты и их кораллы-хозяева действительно коэволюционировали и сформировали предпочтительные отношения, усилий по сохранению, сфокусированных только на коралле-хозяине, может быть недостаточно.