Неожиданные особенности нереста кораллов

Во время массового нереста каменистых кораллов, синхронизированного с лунным циклом, колонии одновременно выпускают подводное «облако» спермы и яйцеклеток для оплодотворения. Но как гаметы выживают в планктоне несколько часов, несмотря на угрозы от хищников, микробов и стрессов, таких как потепление воды?

Исследование под руководством учёных из Рутгерса, опубликованное в журнале PeerJ, выявило неожиданные особенности сперматозоидов и яйцеклеток кораллов.

Хотя яйцеклетки крупные, а сперматозоиды крошечные и гораздо многочисленнее, учёные впервые показали, что яйцеклетки и сперматозоиды удивительно похожи по набору функций генов, которые они экспрессируют на планктонной стадии. Белки, кодируемые генами в процессе экспрессии, играют множество критических ролей и выполняют большую часть работы в клетках.

Также были идентифицированы два гена, которые могут быть вовлечены в процесс распознавания сперматозоидами и яйцеклетками друг друга в динамичных океанских водах, что позволяет произойти оплодотворению.

«Гаметам кораллов необходимо уделять гораздо больше внимания, потому что и яйцеклетки, и сперматозоиды уязвимы к изменению климата и другим воздействиям», — заявил старший автор Дебашиш Бхаттачарья. Без здоровых сперматозоидов и яйцеклеток репродуктивный цикл кораллов будет значительно ослаблен. Поэтому необходимо детальнее понять, как естественный отбор действовал на гаметы кораллов, чтобы обеспечить их выживание и успешное оплодотворение.

Коралловые рифы защищают побережья от эрозии и штормов, служат средой обитания, нерестилищами для рыб и обеспечивают пищей и средствами к существованию около 500 миллионов человек. Однако кораллам угрожает глобальное изменение климата, ведущее к потеплению океана, обесцвечиванию, болезням, повышению уровня моря и закислению океана. Среди других угроз — неустойчивый вылов рыбы, загрязнение с суши, тропические штормы, повреждения судами, морской мусор и инвазивные виды.

Анализ генов гавайского каменистого коралла Montipora capitata позволил раскрыть «чертёж» функционирования его яйцеклеток и сперматозоидов. Следующие шаги включают дальнейший анализ геномов кораллов для идентификации веществ, которые они производят для обеспечения выживания и оплодотворения. Учёные также заинтересованы в исследовании видов кораллов, которые не выпускают гаметы в воду перед оплодотворением, и сравнении результатов с данным исследованием.

«Наши результаты прокладывают путь для будущих генетических исследований, особенно в контексте влияния изменения климата на морскую среду», — отметил Бхаттачарья.