Генетика показывает, что рифовые кораллы и их водоросли живут вместе, но эволюционируют независимо

Новое исследование показывает, что карибские кораллы и водоросли, обитающие в них, формируют необычайно стабильные отношения. Эти знания могут стать важным инструментом для сохранения и восстановления жизненно важных рифообразующих кораллов. Статья с результатами работы команды морских биологов из Университета Пенсильвании будет опубликована на обложке журнала Molecular Ecology 10 июня 2014 года.

Рифы важны для защиты береговых линий, обеспечения морепродуктами и приносят миллионы долларов доходов от рекреации. Однако повышение температуры воды из-за изменения климата подвергает многие кораллы стрессу вплоть до исчезновения. Исследователи провели масштабное генетическое исследование карибского оленерогого коралла Acropora palmata, который раньше был основным видом-рифостроителем в Карибском бассейне, а сейчас занесён в список исчезающих видов США. Биологи работали на подвидовом уровне, используя высокоточные генетические маркеры, чтобы изучить отдельные колонии кораллов и их симбиотические связи с одноклеточными водорослями.

Устойчивый союз на всю жизнь

«Когда мы изучили отдельные колонии кораллов, то обнаружили, что обычно одна колония-хозяин содержит только один штамм водорослей, состоящий из генетически идентичных клеток», — пояснила Илиана Баумс. Ранее это не было ясно.

Новое понимание этих партнёрств важно для изучения адаптации кораллов к потеплению. При повышении температуры воды всего на несколько градусов этот симбиоз разрушается, и коралл может погибнуть. Чтобы выяснить, могут ли кораллы адаптироваться, со временем меняя симбионтов, исследователи отбирали пробы колоний по всему Карибскому региону в течение нескольких лет. Они обнаружили, что в большинстве случаев изначальное партнёрство между кораллом-хозяином и штаммом симбионта остаётся неизменным. «Похоже, они вместе на всю жизнь», — отметила Баумс.

Несовпадение эволюционных путей

Исследователи также изучили генетические паттерны для кораллов-хозяев и водорослей-симбионтов в более чем 700 колониях по всему ареалу. Они обнаружили, что паттерны генетического обмена у хозяев и симбионтов не совпадают. Симбионты обмениваются генами на гораздо меньшей территории. «Это означает, что эволюционный процесс между хозяином и симбионтом менее эффективен, чем мы надеялись для выживания кораллов», — объяснила Баумс.

Тем не менее, хорошая новость в том, что некоторые из этих партнёрств работают очень хорошо в своём нынешнем виде. «Мы только начинаем изучать, как виды кораллов и симбионтов различаются по своей реакции на изменение климата», — добавила она.

Значение для сохранения рифов

Эти данные дают критическое понимание эволюционной и экологической динамики между хозяином и симбионтом, что помогает строить более точные прогнозы реакции этих организмов на будущие климатические изменения.

Прогнозы особенно важны для Карибского бассейна, где разнообразие видов кораллов меньше, чем в Тихом океане, а потери колоний — больше. «Мы достигли точки, когда в Карибском море осталось очень мало по-настоящему здоровых рифов, и восстановление рифов является приоритетом», — сказала Баумс.

Поскольку A. palmata является исчезающим видом, исследователи предлагают сохранять как можно больше комбинаций хозяина и симбионта. «Чем больше разнообразия мы сохраним, тем выше вероятность, что в одном из партнёрств коралла и водорослей есть полезные мутации, позволяющие ему пережить изменения. Это один из инструментов, который мы можем использовать, чтобы решить, какие кораллы брать в питомники, выращивать и высаживать обратно на риф», — заключила Баумс.