Коралловые клетки впервые поглотили водоросли
Впервые в мире японские учёные наблюдали, как отдельные клетки каменистого коралла поглощают одноклеточные фотосинтезирующие водоросли.
Микроскопические водоросли, известные как динофлагелляты, были поглощены клетками, культивированными из каменистого коралла Acropora tenuis. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Marine Science.
Важность симбиоза
"Динофлагелляты имеют решающее значение для здоровья и выживания кораллов", — пояснил старший автор работы профессор Нориюки Сато. Коралловые клетки поглощают водоросли, обеспечивая им укрытие и компоненты для фотосинтеза. Взамен водоросли снабжают кораллы синтезированными питательными веществами.
Однако в последние десятилетия эти отношения оказались под угрозой из-за загрязнения, закисления и повышения температуры океана. В состоянии стресса кораллы массово изгоняют водоросли в процессе обесцвечивания, что приводит к гибели огромных участков рифов.
Каменистые кораллы семейства Acroporidae — наиболее распространённые в тропических и субтропических рифах — особенно уязвимы к обесцвечиванию. Эти быстрорастущие кораллы формируют скелет из карбоната кальция и играют ключевую роль в построении рифов.
Прорыв в культивировании клеток
Долгое время детальное изучение этого партнёрства на клеточном уровне было невозможно, поскольку клетки коралла крайне сложно культивировать. Учёные вынуждены были использовать модели других организмов, например, актиний.
Прорыв произошёл в апреле 2021 года, когда та же исследовательская группа сообщила об успешном культивировании различных клеточных линий из личинок Acropora tenuis.
Ход эксперимента
В новом исследовании учёные использовали одну из этих линий — IVB5. Многие её клетки по форме, поведению и активности генов похожи на энтодермальные — именно те, что в целых организмах поглощают водоросли.
В чашку Петри с клетками IVB5 добавили динофлагеллят Breviolum minutum.
Результаты наблюдений
Примерно 40% коралловых клеток быстро сформировали длинные пальцевидные выросты, которые установили контакт с водорослями. В течение примерно 30 минут водоросли были "проглочены".
В последующие дни поглощённые водоросли внутри клеток либо разрушались на фрагменты, либо успешно заключались в мембранные мешочки — вакуоли.
Значение и перспективы
Это наблюдение позволяет предположить, как мог возникнуть этот симбиоз: возможно, предки кораллов поглощали водоросли для питания, но со временем эволюционировали, чтобы использовать их для фотосинтеза.
Сейчас исследователи используют электронные микроскопы для получения детальных изображений процесса поглощения, а также планируют генетические эксперименты для выявления задействованных генов коралла.
Пока клетки коралла с водорослями живут около месяца. Следующая цель — создать стабильную культуру, где и клетки коралла, и динофлагелляты смогут размножаться вместе. Это позволит изучать реакцию кораллов на стресс, чтобы лучше понять механизм обесцвечивания и найти способы его смягчения.