Какие факторы определяют успех водорослей в качестве «арендаторов» своих коралловых хозяев как в оптимальных условиях, так и при повышении температуры океана? Этот вопрос исследует группа экспертов из Веллингтонского университета Виктории, в которую входит Артур Гроссман из Карнеги.
Кораллы - это морские беспозвоночные, которые строят большие экзоскелеты, из которых строятся красочные рифы. Но это строительство рифов возможно только благодаря взаимовыгодным отношениям между кораллом и различными видами одноклеточных водорослей, называемых динофлагеллятами, которые живут внутри клеток коралловых полипов.
Эти водоросли являются фотосинтезирующими, что означает, что, как и растения, они могут преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию в виде пищи. Многие из питательных веществ, полученных в результате фотосинтеза, синтезируемых водорослями, служат пищей для их кораллового хозяина, в то время как хозяин, в свою очередь, обеспечивает водоросль необходимыми неорганическими питательными веществами, включая двуокись углерода, азот в форме аммония и фосфат. Однако потепление океана из-за изменения климата приводит к тому, что многие кораллы теряют своих родных водорослей - вместе с питательными веществами, которые они обеспечивают - явление, называемое обесцвечиванием. Если обесцвеченный коралл не заселить новыми жильцами-водорослями, он может погибнуть.
Некоторые виды динофлагеллятных водорослей образуют эти симбиотические отношения с несколькими типами кораллов, другие являются более специфическими.
«Мы заинтересованы в понимании клеточных процессов, которые поддерживают эти предпочтительные отношения», - сказал Гроссман. «Мы также хотим знать, возможно ли, что более устойчивые к жаре, не предпочитаемые водоросли могут возродить обесцвеченные коралловые сообщества, даже если отношения менее эффективны».
Другие организмы, такие как морские анемоны, являются частью того же типа, что и кораллы, называемые книдариями; они также содержат водоросли, но их легче изучать. В этой статье, опубликованной The ISME Journal, исследователи проанализировали различия в клеточных функциях, которые произошли, когда вид анемонов, называемый Exaiptasia pallida, был заселен двумя разными родами динофлагеллятных водорослей - одним родным и очень восприимчивым к термическому обесцвечиванию, а другим, который не родной, но более термостойкий.
«В этом исследовании мы надеялись выяснить белки, которые функционируют для улучшения обмена питательными веществами между анемонами и их родными водорослями, и почему успех анемонов ставится под угрозу, когда они являются хозяевами чужеродных термостойких водорослей», - сказал Гроссман.
Команда обнаружила, что анемоны, колонизированные местными водорослями, экспрессируют повышенные уровни белков, связанных с метаболизмом органического азота и липидов - питательных веществ, которые могут быть эффективно синтезированы в результате фотосинтетической активности водорослей. Эти анемоны также синтезировали белок под названием NPC2-d, который считается ключом к способности кишечнополостных поглощать водоросли и распознавать их как симбиотических партнеров.
Напротив, анемоны с неродными арендаторами экспрессировали белки, связанные со стрессом, что, вероятно, отражает менее оптимальную интеграцию метаболизма двух организмов.
«Наши результаты открывают двери для будущих исследований по выявлению ключевых белков и клеточных механизмов, участвующих в поддержании прочных отношений между водорослями и их книдариями-хозяевами, а также способов интеграции метаболизма организмов», - заключил Гроссман.