Коралловые рифы представляют собой хрупкие экосистемы, которые особенно чувствительны к человеческому влиянию, такому как изменение климата и загрязнение окружающей среды. Даже если потепление земли не превысит 1,5-2 градуса по Цельсию - предел, установленный Международной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), - более 70 процентов экосистем коралловых рифов, вероятно, будут потеряны, что приведет к экономическому и экологическому кризису. катастрофа.
Как кораллы адаптируются к изменяющимся условиям окружающей среды? Как мы можем защитить кораллы? Кристиан Вулстра, профессор генетики адаптации водных систем Констанцского университета, придает большое значение бактериям и другим микроорганизмам. Он подчеркивает, что ни одно животное или растение не живет поодиночке - они постоянно взаимодействуют с бактериями и другими микробами. Исследователи называют это метаорганизмом - дань уважения представлению о том, что все животные и растения-хозяева тесно взаимодействуют со связанными с ними микробами. Кораллы являются особыми иллюстративными примерами метаорганизмов, учитывая, что их связь с фотосинтезирующими микробными водорослями позволяет им жить как сидячие растения. Поскольку кораллы привязаны к месту своего поселения, у них нет другого выбора, кроме как приспособиться к местным условиям окружающей среды. Бактерии и другие микроорганизмы помогают в этом, играя роль в питании, обмене веществ и иммунной защите коралла.
Различные исследования показали, что кораллы связаны с различными бактериями, которые предположительно выполняют разные функции. Оставалось, однако, ответить на следующий вопрос: меняются ли бактериальные сообщества в зависимости от преобладающих условий окружающей среды или они остаются неизменными? Исследователи наблюдали оба случая. Основываясь на этих знаниях, исследовательская группа под руководством профессора Вулстры исследовала два вида кораллов, которые, по их мнению, имеют значительные различия с точки зрения их стратегий ассоциации с бактериями: вид Acropora hemppriii, который, как предполагается, гибко ассоциируется с бактериями, и вид Pocillopora verrucosa. который содержит очень устойчивые бактериальные сообщества, независимо от различий в окружающей среде. Их эксперимент проводился в течение 21 месяца в морской экосистеме, которая сильно пострадала от деятельности человека: Красное море недалеко от Джидды в Саудовской Аравии. Чтобы исследовать изменения в сообществах бактерий, связанных с кораллами, которые подвергаются стрессу, исследователи пересадили фрагменты одних и тех же коралловых колоний в морскую среду, подверженную в той или иной степени человеческому влиянию. Использование фрагментов кораллов из одной и той же колонии гарантировало, что образцы имеют идентичный генетический материал и что любые изменения могут быть результатом только условий окружающей среды.
«Мы смогли показать, что некоторые кораллы гибко реагируют на изменение условий окружающей среды, ассоциируя себя с определенными бактериями, в то время как другие кораллы везде выглядят одинаково», - объясняет профессор Вулстра. В своем исследовании исследователи смогли подтвердить свою гипотезу о том, что среди кораллов есть универсалы, которые гибки и универсальны, и что другие виды специализированы и постоянны в своей связи с бактериями. Способность универсалов к адаптации дает повод для оптимизма, потому что эволюционные процессы адаптации заняли бы слишком много времени, чтобы позволить кораллам справиться с быстрыми изменениями, вызванными изменением климата. Связавшись с новыми бактериями, кораллы способны реагировать гораздо быстрее - эти изменения стали очевидны уже через несколько месяцев. Более того, пересадив коралл обратно в исходную среду, исследователи обнаружили, что связанные с ним бактериальные сообщества смогли вернуться в исходное состояние, таким образом восстановившись.
Пример Pocillopora verrucosa также показывает, что специализированные кораллы могут реализовать успешную стратегию выживания. «Мы должны помнить, что изученные нами виды - это те виды, которые пережили огромные изменения последнего десятилетия - таким образом, оба типа кораллов содержат успешные стратегии», - подчеркивает Вулстра. Это исследование показывает, что кораллы по-разному используют симбиотические отношения с бактериями. Результаты исследований способствуют дальнейшему развитию пробиотиков для кораллов - метода, с помощью которого кораллы специально подвергаются воздействию бактерий, помогающих кораллам адаптироваться к изменяющимся условиям. Цель состоит в том, чтобы повысить устойчивость кораллов к экстремальным и быстрым изменениям их естественной среды обитания и предотвратить исчезновение рифов.