Каталог микробов и метаболитов кораллов открывает путь к мониторингу здоровья рифов

Исследователи, возможно, получили новый способ мониторинга здоровья рифов вокруг Гавайев. Исследование, соавтором которого выступил докторант Гавайского университета в Маноа, показало, что каждый тип коралла и водорослей на коралловом рифе производит уникальный набор химических соединений. Многие из этих новых метаболитов ранее не изучались. Они могут дать важное представление о состоянии здоровья рифовых организмов.

Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.

В экосистеме кораллового рифа макроводоросли (лиму), кораллы и корковые кораллиновые водоросли (твердое, каменистое покрытие, которое помогает сохранять прочность рифа и служит домом для других существ) являются основными продуцентами, подводным эквивалентом растений в лесу. Эти группы питают экосистему, преобразуя солнечный свет в энергию, и играют различные другие роли в окружающей среде через микроорганизмы, которые они содержат, и различные химические соединения, которые они производят.

«Микроорганизмы и органические химические вещества в экосистеме вместе могут рассказать нам о здоровье кораллового рифа, — сказал Шон Свифт, соавтор исследования и докторант по морской биологии. — Это дает окно в то, как первичные продуценты реагируют на болезни или экологический стресс, и как эти организмы поддерживают здоровый микробиом в динамичных системах коралловых рифов».

Оценка микробного разнообразия

В рамках масштабного исследования микробиома в районе залива Ваймеа на Оаху исследователи собрали более 100 образцов рифовых организмов с пяти участков вокруг залива.

Ученые выделили микробную ДНК из образцов и идентифицировали более 36 000 уникальных микробных групп, ассоциированных с организмами-хозяевами. Было обнаружено, что лиму содержат микробов, способных расщеплять крупные органические молекулы, например, сложные углеводы, обычно выделяемые лиму. Кораллы и корковые кораллиновые водоросли содержали микроорганизмы, связанные с рециклингом неорганических питательных веществ, таких как азот, что может быть ключом к пониманию того, как кораллы выживают в бедных питательными веществами водах.

Применение метода для мониторинга вод Лахайны

Некоторые исследователи из Гавайского университета в Маноа, участвовавшие в этом проекте, теперь оценивают последствия лесных пожаров на Мауи, изучая влияние стока с городских пожаров на близлежащие экосистемы коралловых рифов.

«Мы будем использовать эти методы для оценки здоровья рифов и идентификации загрязняющих веществ от пожаров в образцах окружающей среды, таких как вода и осадок, а также в тканях рифовых организмов, таких как кораллы, водоросли и рыбы, — сказал Крейг Нельсон, ведущий исследователь. — Наша главная задача — использовать эти методы, чтобы понять, как загрязняющие вещества, связанные с пожарами, попадающие в воды вокруг Лахайны, могут влиять на здоровье рифа».

Органические соединения предоставляют дополнительную информацию о здоровье

В сотрудничестве с лабораторией Доррестайна в Калифорнийском университете в Сан-Диего команда проанализировала образцы с помощью методов высокопроизводительной органической химии, известных как «нецелевая метаболомика», и идентифицировала более 10 000 различных химических признаков.

«Каждое соединение может быть источником пищи для микробов, сигнальным соединением для коммуникации или защитным соединением, отпугивающим конкурентов», — сказала Елена Манночио-Руссо, соавтор исследования.

«Эти уникальные соединения, вероятно, представляют собой неоткрытое химическое разнообразие, — сказал Крейг Нельсон. — Эти кораллиновые водоросли хорошо известны тем, что индуцируют оседание личинок кораллов и других организмов, и наша предыдущая работа аналогично показала, что они также выделяют в воду много новых соединений. Разгадка тайны этих химических сигналов — следующая граница в морской экологии».