Кораллы помечают дружественные водоросли для поглощения — открытие может помочь в их сохранении
Новое исследование под руководством Карнеги Янчжэнь Чжэн и Минцзе Ху показывает, как клетки кораллов помечают дружественные водоросли перед их поглощением, инициируя взаимовыгодные отношения. Эта информация может помочь в разработке новых стратегий сохранения кораллов.
Работа опубликована в Nature Microbiology.
Кораллы — морские беспозвоночные, которые строят большие экзоскелеты, формирующие рифы. Но эта архитектура возможна только благодаря взаимовыгодным отношениям между кораллом и различными видами одноклеточных водорослей, называемых динофлагеллятами, которые живут внутри отдельных клеток коралла. Эти водоросли преобразуют энергию солнца в пищу с помощью фотосинтеза и делятся частью производимых питательных веществ со своими коралловыми хозяевами.
Коралловые рифы имеют огромную экологическую, экономическую и эстетическую ценность. Однако деятельность человека создает нагрузку на эти хрупкие сообщества. Потепление океанов, загрязнение и закисление влияют на этот симбиоз.
«Многие кораллы особенно чувствительны к повышенным температурам, — объяснил Ху. — При нагревании океанов они теряют водоросли, голодают из-за нехватки питательных веществ и погибают. Это явление называется обесцвечиванием, потому что скелет коралла становится белым».
В течение нескольких лет команды исследователей из Карнеги, включая Чжэн и Ху, изучали молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе симбиоза кораллов и водорослей. Понимание этих процессов может помочь в разработке стратегий предотвращения обесцвечивания.
В новом исследовании ученые использовали сложные биоинформатические и молекулярно-биологические инструменты, чтобы раскрыть ранние этапы симбиоза, когда водоросли поглощаются кораллом. Они обнаружили молекулу под названием LePin, которую выделяет коралл. Она концентрируется в ротовой полости кораллов, где может связываться с поступающими водорослями, помечая их для поглощения клетками коралла.
«Понимание того, как кораллы определяют, какие водоросли поглощать, — важный шаг в сборе информации, которая поможет смягчить последствия обесцвечивания кораллов», — сказал Чжэн.
LePin эволюционно консервативна среди мягких кораллов, каменистых кораллов и анемонов, которые вступают в симбиоз с водорослями. Это означает, что она может быть хорошей мишенью для усилий по генетической модификации кораллов, находящихся под угрозой, чтобы повысить их устойчивость к повышению температуры.
«Более глубокое понимание LePin может позволить нам выяснить, почему некоторые виды кораллов лучше способны идентифицировать и поглощать термостойкие водоросли, чем другие, — объяснил Чжэн. — После выделения последовательности LePin, способные распознавать более выносливые и термостойкие водоросли, можно будет внедрить в уязвимые популяции кораллов, чтобы сократить случаи обесцвечивания».