Новое исследование показывает, как кораллы учат своё потомство переносить жару
Исследователи обнаружили, что некоторые кораллы выживают при потеплении океана, передавая способность сопротивляться жару своему потомству.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, — плод сотрудничества Университета штата Мичиган (MSU), Университета Дьюка и Гавайского института морской биологии (HIMB). Эта работа крайне важна для сохранения и восстановления угрожаемых рифов по всему миру.
Коралловые рифы — это среда обитания почти для четверти всей морской жизни. Хотя обесцвеченные кораллы всё ещё живы, они подвержены гораздо более высокому риску болезней, голодания и гибели.
В новом исследовании команда изучила, как устойчивость к тепловому стрессу передаётся от родителей к потомству у важного рифообразующего вида — рисового коралла (Montipora capitata). Это помогает учёным выводить более сильные, термоустойчивые поколения.
Симбиоз как основа жизни
Здоровый цвет кораллов — результат активного обмена ресурсами между коралловым животным и его симбиотическими водорослями (зооксантеллами). Водоросли, получая укрытие и питательные вещества, в процессе фотосинтеза производят сахара, которые обеспечивают до 95% энергии, необходимой кораллу для роста.
Обесцвечивание происходит, когда коралл «выселяет» водоросли из-за стрессовых условий, таких как потепление воды, оставляя лишь бледный скелет.
Наследственная устойчивость
В ходе эксперимента учёные использовали метод метаболомики для анализа сложной биохимии организмов. С помощью масс-спектрометрии в MSU они искали биохимические сигнатуры, связанные с устойчивостью к обесцвечиванию, в образцах спермы, яйцеклеток, эмбрионов и личинок кораллов, а также их водорослей-симбионтов.
Анализ показал, что и коралл, и водоросли передают биохимическую сигнатуру термоустойчивости, и эта устойчивость успешно сохраняется от родительского организма к следующему поколению.
Особенно важно, что самые ранние стадии жизненного цикла (эмбрионы и личинки) демонстрировали химические сигнатуры, указывающие на термоустойчивость их родителей. Это означает, что потомство получает не только устойчивые гены, но и полезные молекулы, дающие им преимущество против теплового стресса.
«Некоторые из самых интересных находок — это то, что липидная биохимия коралла сохраняется на всех стадиях развития во время размножения», — сказал соавтор Роб Куинн. «Важно, что эти липиды происходят как от коралла-хозяина, так и от его водорослевого симбионта, что указывает на их взаимодействие в подготовке следующего поколения к сопротивлению обесцвечиванию».
Значение для восстановления рифов
В отличие от многих видов кораллов, которые получают симбионтов из окружающей воды, рисовой коралл передаёт водоросли непосредственно через яйцеклетку. То, что термоустойчивость этих водорослей сохраняется на протяжении всего поколения, — удивительно и обнадёживает для будущего рифов.
Исследование даёт более глубокое понимание тонко настроенного симбиотического микромира кораллов. Полученные данные вносят вклад в науку, лежащую в основе восстановления рифов и выведения более сильных, термоустойчивых поколений кораллов.
«Наши метаболомные исследования в MSU могут поддержать усилия по восстановлению рифов, например, в заливе Кāнеʻохе, путём идентификации кораллов, устойчивых к обесцвечиванию», — заключил Куинн.