Мелкие существа с большим влиянием на коралловые рифы
Коралловые рифы славятся красотой и биоразнообразием. Однако большая часть этого разнообразия скрыта от невооруженного глаза — это мир микробов.
Сбалансированное сообщество невидимых бактерий, грибов, водорослей и планктона в морской воде, подобно здоровому микробиому человека, необходимо для функционирования и здоровья организмов в экосистемах коралловых рифов.
Эти микробы — ключевые участники циклов азота и углерода на рифах, поддерживающие здоровую и сбалансированную среду обитания кораллов. Они преобразуют недоступные для растений и животных питательные вещества, такие как азот и фосфор, в формы, пригодные для метаболизма и роста живых клеток.
«Они — невоспетые герои жизни на Земле. Без них жизнь на коралловых рифах остановилась бы», — говорит научный сотрудник AIMS доктор Патрик Лаффи.
Загадка состава и функций
Несмотря на повсеместность, разнообразие и важность для рифовых экосистем, ученые только начинают изучать микробные сообщества Большого Барьерного рифа и их функции.
Помимо рециклинга питательных веществ, известно, что микробы в морской воде формируют основу пищевых сетей, обеспечивая энергией животных экосистемы. Ученые AIMS исследуют и другие сложные взаимодействия.
«Подобно тому, как разнообразие кораллов на Большом Барьерном рифе обеспечивает уникальные функции, индивидуальные функции каждого микроба предоставляют критические экосистемные услуги коралловым рифам», — поясняет научный сотрудник AIMS доктор Юн Кит Йео.
Функции микробов в воде отражают состояние экосистемы
Чтобы понять их функции, исследовательская группа AIMS изучает ДНК микробов. Первые результаты изложены в статье, опубликованной в журнале Microbiome.
Эта работа картирует ключевые микробные гены, лежащие в основе продуктивности Рифа, создавая важный ориентир для его будущего здоровья и управления.
Ведущий автор и аспирант AIMS@JCU Марко Терзин сообщил, что команда проанализировала образцы морской воды, собранные Долгосрочной программой мониторинга AIMS на 48 внешних рифах вдоль Большого Барьерного рифа. Было обнаружено, что функциональные гены микробов являются надежным предиктором состояния и здоровья рифа.
«Поскольку эти микробы играют критическую роль на коралловых рифах, функции их генов отражают то, что происходит на рифе в данный момент», — сказал он.
Видеть невидимое с помощью ДНК
Доктор Лаффи сравнил задачу со сбором пазла: «Мы собираем пазл роли этих сообществ на рифе, где кусочками является генетическая информация в морской воде. Мы пытаемся собрать его без картинки-подсказки, а размер кусочков может меняться в зависимости от технологий, которые мы используем».
Для этого исследования у ученых были небольшие, сырые кусочки пазла, и они выяснили, что роль генов в найденных образцах была более информативна о качестве или химии воды, чем знание о том, от каких бактерий они произошли.
Будущее для мониторинга рифов?
Микробные сообщества первыми реагируют на изменения на коралловом рифе. Они быстро реагируют на меняющиеся условия и могут влиять на состояние кораллов при изменениях температуры, интенсивности света и химического состава воды.
Их чувствительность подчеркивает потенциал использования микробов морской воды в качестве индикаторов здоровья рифа.
«Предыдущие исследования показали, что микробы, собранные из образца морской воды, являются ценными индикаторами таких изменений, даже лучше, чем микробы в песке или внутри кораллов», — сказал доктор Лаффи.
Поскольку образцы морской воды легко собирать, возможно использование микробных сообществ морской воды в качестве дополнительного метода при мониторинге изменений здоровья рифа.
Доктор Йео отметил, что эта работа может помочь усилиям по мониторингу рифов, особенно в удаленных или опасных для человека местах, а также в странах с ограниченными ресурсами для подводного мониторинга.
Команда в настоящее время готовит к публикации дополнительные результаты своих исследований микробных сообществ.