Учёные выявили общие черты устойчивости кораллов к болезням

Новое исследование в Science Advances под руководством учёных из Техасского университета в Арлингтоне предлагает новую основу для выявления общих черт устойчивости кораллов к болезням и изучает фундаментальные процессы, стоящие за выживанием видов.

Анализ реакции семи видов рифообразующих кораллов Карибского бассейна на белую чуму (white plague disease) даёт представление о процессах, вовлечённых в прогрессирование поражений, и видовой динамике, ведущей к различиям в исходе болезни.

Под руководством профессора биологии Лауры Майдларз, сотрудники из UTA, Mote Marine Laboratory и Университета Виргинских островов измерили иммунные реакции видов после контролируемого воздействия белой чумы — инфекционного патогена, ответственного за гибель кораллов. Команда отслеживала три типа реакций:

• как прогрессировали поражения у каждого вида,
• как различалась экспрессия генов между видами,
• какие адаптации на уровне экспрессии привели к различиям в риске заболевания.

В статье "Устойчивость кораллов к болезням опосредована различными адаптивными и пластичными профилями экспрессии генов" учёные выявили три устойчивые закономерности:

1. У кораллов, у которых развивались поражения, были обогащены процессы иммунитета и организации цитоскелета, и они коррелировали с прогрессированием поражений.
2. Развитие поражений у коралла опосредовано степенью его способности реагировать на сигналы окружающей среды, изменяя гены, которые поддерживают сеть белков и молекул, окружающих и поддерживающих его клетки и ткани (внеклеточный матрикс), а также посредством аутофагии и запрограммированной гибели клеток.
3. У устойчивых видов был более высокий уровень внутриклеточного белкового трафика, и эти процессы имеют специфическую для линии адаптивную основу устойчивости к болезням.

Вместе эти закономерности демонстрируют, что пластичность генов, связанных с устойчивостью к болезням, может быть эволюционно ограничена процессами адаптации на уровне экспрессии.

"Учитывая огромную угрозу, которую белая чума представляет для коралловых сообществ, крайне важно понять процессы, которые позволяют одним видам выживать лучше, чем другим", — сказал Николас МакНайт, выпускник UTA и постдокторант Университета Майами.

Предыдущие исследования успешно выявляли гены, индуцированные болезнью, которые способствуют таким биологическим процессам, как запрограммированная гибель клеток, аутофагия, поддержание внеклеточного матрикса, липидный обмен и белковый трафик. Однако сравнение иммунных ответов между видами кораллов с разной устойчивостью или восприимчивостью к болезням, связывание конкретных фенотипов болезни с экспрессией генов и определение адаптивных или пластичных паттернов экспрессии, связанных с устойчивостью к болезням, остаются малоизученными.

"Хотя наше понимание иммунитета возросло, нам не хватает достаточного понимания того, как иммунная защита и другие клеточные механизмы различаются между видами", — отметила Лаура Майдларз.

МакНайт надеется, что эти выводы сыграют роль в укреплении уязвимых рифов: "Понимание того, какие факторы способствуют выживанию, позволит нам прогнозировать потерю биоразнообразия в будущем. Учёные могли бы сосредоточить внимание на сохранении устойчивых видов, которые могут укрепить коралловые рифы под угрозой".