Биологические часы кораллов могут работать даже без питающих их водорослей
Биологические часы — это внутренний и независимый механизм, определяющий суточный ритм. Он позволяет организму оценивать дневные и сезонные сигналы, жить в ритме с природой и поддерживать временны́е способности, необходимые для важных физиологических и поведенческих процессов. У кораллов это включает расщепление сахара, синтез жиров, открытие и закрытие ловчих щупалец.
В морской экосистеме кораллы и водоросли (симбионты) поддерживают взаимовыгодные отношения: кораллы дают водорослям укрытие и CO2, а водоросли посредством фотосинтеза снабжают кораллы пищей и питательными веществами. Эта связь зависит от синхронизации и, вероятно, требует «перекрестной связи» между биологическими часами коралла-хозяина и симбионтных водорослей.
Поскольку повышение температуры моря и учащение случаев обесцвечивания приводят к потере кораллами водорослей и их гибели, учёные пытаются расшифровать этот механизм и выяснить, могут ли кораллы выжить без водорослей какое-то время. Это важно для понимания, какие виды могут оказаться «победителями или проигравшими» в условиях продолжающихся волн жары. Исследователи из Университета Бар-Илан (Израиль) обнаружили один из видов-«победителей».
Ранее было показано, что вид кораллов Euphyllia paradivisa (E. paradivisa) проявляет устойчивость к условиям обесцвечивания и может выживать без водорослей в условиях длительной темноты. В статье, недавно опубликованной в журнале Science Advances, команда из Бар-Илана впервые задокументировала биологические часы этого вида и подтвердила ранее лишь предполагаемый факт: их биологические часы функционируют — даже на глубине 65 метров под водой и в почти полной темноте — без присутствия водорослей.
Доктор Мика Рински из Факультета наук о жизни Гудмана возглавила команду, которая перенесла образцы E. paradivisa из их морской среды в заливе Эйлат (Красное море) в лабораторию Межуниверситетского института морских наук. Кораллы поместили в аквариумы с морской водой из их естественной среды. Половину образцов содержали в условиях естественного цикла свет/темнота, а другую половину — в полной темноте в течение года, чтобы спровоцировать обесцвечивание и получить апосибиотические кораллы, из тканей которых были изгнаны водоросли.
Через год исследовали работу биологических часов у большого количества реплик здоровых симбиотических и апосибиотических колоний. После 48 часов воздействия циклов свет/темнота и полной темноты сравнили обесцвеченные и необесцвеченные кораллы. У E. paradivisa обнаружились биологические часы, работающие в 12-часовом ритме, управляемом приливными циклами и находящемся под влиянием симбиотических водорослей.
Но ещё более поразительным стало открытие, что у кораллов есть независимые биологические часы, контролирующие время их основных метаболических процессов. Эти часы работают по 24-часовому расписанию, на которое влияет свет и темнота (как у людей), и функционируют независимо от часов водорослей.
Даже в своей «сумеречной зоне» — на глубине 65 метров в почти полной темноте — кораллы могут выживать в суровых условиях и сохранять устойчивость без присутствия водорослей и преимуществ фотосинтеза.
«Большинство исследований симбиоза показывают, что кораллы умирают после обесцвечивания. Здесь мы нашли вид, который может выжить без водорослей», — говорит доктор Рински из Лаборатории молекулярной морской экологии под руководством профессора Орена Леви.
«Биологические часы кораллов могут работать без ежедневных изменений уровня кислорода и питательных веществ в их тканях, которые обычно происходят из-за присутствия симбиотических водорослей и, следовательно, фотосинтеза. Кораллы обладают определённой "пластичностью", которая позволяет им переключаться между разными ритмами и переживать пагубные ситуации, такие как обесцвечивание, вызванное изменениями в окружающей среде», — добавляет она.
Тот факт, что биологические часы функционируют независимо от водорослей, позволяет кораллам справляться со стрессовыми ситуациями и поддерживать свои ежедневные метаболические и физиологические процессы. Эти результаты дают луч надежды на их способность пережить экстремальную жару.