Utrzymanie relacji koralowców z algami w obliczu zmian klimatu

Według nowego badania kierowanego przez CarnegieYixian Zhen i Minjie Hu, komórki koralowców oznaczają przyjazne glony przed ich spożyciem, więc zaczyna się obopólnie korzystne połączenie. Dane te mogą pomóc w kierowaniu inicjatywami ochrony koralowców w przyszłości.

Ich odkrycia zostały opisane w czasopiśmie Mikrobiologia przyrody.

Koralowce to bezkręgowce morskie, które produkują egzoszkielety, które są wykorzystywane do budowy raf. Jednak taka architektura jest możliwa tylko dzięki wzajemnie korzystnym interakcjom między koralowcami i kilkoma gatunkami jednokomórkowych alg znanych jako wiciowce, które znajdują się w poszczególnych komórkach koralowców.

Algi te wykorzystują fotosyntezę do przekształcania energii słonecznej w pożywienie, a także dzielą się niektórymi wytwarzanymi przez siebie składnikami odżywczymi z koralowcami.

Rafy koralowe są wysoko cenione pod względem ekologicznym, ekonomicznym i estetycznym. Zapewniają żywność i turystykę wielu społecznościom. Jednak działalność człowieka stanowi obciążenie dla tych wrażliwych społeczności. Rosnąca temperatura oceanów, zanieczyszczenie i zakwaszenie wpływają na ten symbiotyczny związek.

Wiele koralowców jest szczególnie wrażliwych na wysokie temperatury. Gdy ocean się ociepla, tracą glony, głodują z braku składników odżywczych i umierają, co nazywa się bieleniem, ponieważ pozostawia szkielet koralowca upiornie biały..

Mingye Hu, Carnegie Institution for Science

Naukowcy Carnegie, w tym Zheng i Hu, od kilku lat badają mechanizmy molekularne i komórkowe leżące u podstaw symbiozy koralowców i alg. Zrozumienie tych mechanizmów może pomóc w poczynieniu postępów w zapobieganiu blaknięciu i zwiększaniu odporności koralowców.

Naukowcy, w tym Yun Bai i Xiaobin Zheng z Carnegie University, wykorzystali potężne techniki bioinformatyczne i biologii molekularnej, aby ujawnić wczesne etapy symbiozy, kiedy koralowce chwytają glony.

Odkryli cząsteczkę znaną jako LePin, która jest wydzielana przez koralowce. Koncentruje się w pyskach koralowców, gdzie może wiązać się z wejściem glonów i jest nazwany tak, aby wchłaniał się do komórek koralowców.

Zrozumienie, jak powiedzieć koralowcom, które glony mają jeść, jest ważnym krokiem w gromadzeniu informacji, które pomogą nam złagodzić blaknięcie koralowców..

Xiaobin Zheng, Carnegie Institution for Science

LePin został znaleziony w miękkich koralowcach, koralowcach kamienistych i ukwiałach żyjących w symbiozie z algami, co sugeruje, że może to być realny cel dla prób genetycznej modyfikacji wrażliwych koralowców w celu zwiększenia ich odporności w obliczu rosnących temperatur.

Uzyskanie głębszego zrozumienia LePin może umożliwić nam rozeznanie, w jaki sposób niektóre gatunki koralowców są w stanie lepiej identyfikować algi odporne na ciepło i radzić sobie z nimi niż inne. Po wyizolowaniu sekwencje LePin zdolne do identyfikacji twardszych i bardziej odpornych na ciepło glonów można przeszczepić do wrażliwych populacji koralowców, aby ograniczyć przypadki blaknięcia..

Xiaobin Zheng, Carnegie Institution for Science

Zheng był jednym z 15 naukowców wybranych w 2020 r. do otrzymania wysoce konkurencyjnego grantu od Fundacji Gordona i Betty Moore na prowadzenie badań nad symbiozą w systemach wodnych. Rozszerzyła historię ewolucji organizmu w długotrwałym modelu Carnegie, aby lepiej zrozumieć molekularne podstawy endosymbiozy koralowców.

Wysiłki te pokazują, w jaki sposób można wykorzystać obecne podejścia biomedyczne do rozwiązania palących problemów środowiskowych — priorytetu badawczego firmy Carnegie.

Badanie zostało sfinansowane przez Fundację Gordona i Betty Moore.

Odniesienie do dziennika

Hmm., i in. (2023). Endosymbiozę koralowców i alg scharakteryzowano za pomocą RNAi i jednokomórkowego RNA-seq. Mikrobiologia przyrody. doi.org/10.1038/s41564-023-01397-9.

źródło: https://carnegiescience.edu/