Исследование раскрывает, как кораллы контролируют популяцию своих водорослей
Новое исследование, опубликованное учёными из KAUST в Nature Communications, показывает, что кораллы, медузы и другие симбиотические книдарии контролируют свои симбиотические водоросли, ограничивая количество доступного для их размножения азота.
Эти выводы меняют традиционные взгляды на кооперативный симбиоз у кораллов и имеют важное значение для крупных проектов по восстановлению рифов, таких как KAUST Reefscape Restoration Initiative, охватывающий более 100 гектаров Красного моря.
Отслеживая обмен питательными веществами с помощью изотопов углерода и азота, исследование демонстрирует, как три различных вида книдарий, включая кораллы, независимо эволюционировали этот общий механизм симбиоза с морскими водорослями (динофлагеллятами).
Учёные исследовали, как актинии, медузы и кораллы контролируют популяцию своих симбиотических водорослей, отслеживая изотопы углерода и азота в глюкозе и аммонии соответственно. Было обнаружено, что большее количество аммония способствует увеличению популяции водорослей из-за большего доступа к азоту, в то время как большее количество глюкозы уменьшает её размер, поскольку глюкоза усиливает способность хозяина усваивать больше своих азотных отходов.
«Хозяева используют сахар, предоставляемый симбионтами в процессе их фотосинтеза, чтобы превращать свои собственные азотные отходы в аминокислоты. Это ограничивает количество азота, доступного симбионтам. По сути, хозяин даёт симбионту ровно столько азота, чтобы функционировать и продолжать фотосинтезировать, но недостаточно, чтобы использовать производимый ими сахар для размножения», — пояснил профессор KAUST Мануэль Аранда, руководивший исследованием.
Симбиоз между водорослями и книдариями (включая актиний, медузов и кораллов) критически важен для процветания книдарий в бедных питательными веществами тропических водах. Симбиоз настолько тесен, что симбиотические водоросли живут внутри клеток хозяев. Однако для здорового роста обоих организмов размер популяции симбионта должен строго контролироваться.
Ведущий исследователь, доктор Гуосинь Цуй, заявил: «Изменение климата значительно нарушит баланс углерода и азота в симбиозе книдарий и водорослей. Это нарушение запускает распад симбиоза, обычно называемый отбеливанием кораллов, что, в свою очередь, ведёт к глобальному сокращению коралловых рифов».
«Понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе этих симбиозов, в частности отрицательной обратной связи по углероду и азоту, открывает новые пути для улучшения стратегий восстановления рифов, например, выбора симбиотических партнёров, которые лучше подходят для формирования колоний с большей устойчивостью к изменениям окружающей среды».
Это знание, вероятно, вдохновит дальнейшие исследования регуляторных механизмов, управляющих этими отношениями, и поможет в разработке политики для создания эффективных стратегий восстановления.
«Подтвердив, что один и тот же механизм работает у столь различных видов, мы продемонстрировали, что общий механизм позволил этим симбиозам независимо развиваться неоднократно. Это ещё один пример того, насколько умной и в то же время простой может быть природа, и он даёт нам основу для лучшего понимания кораллов и их чувствительности к изменению климата», — сказал Аранда.