Если этой зимой вы испытываете стресс и боретесь с инфекцией носовых пазух, то вы кое-что знаете о том, что кораллы переживут перед лицом изменения климата.
У них нет носовых пазух, но эти красочные водные животные действительно выделяют слизь - «коралловые сопли» - это вещь - и баланс различных видов бактерий, живущих в их слизи, очень важен, потому что она функционирует как специальная иммунная система, поддерживающая здоровье кораллов, удерживая недружественные бактерии в страхе.
В исследовании, опубликованном в журнале PLOS ONE, исследователи из Университета штата Огайо и их коллеги продемонстрировали, как два отдельных эффекта изменения климата в совокупности дестабилизируют различные популяции коралловых микробов, то есть нарушают баланс естественных кораллов». микробиом» - открывает дверь плохим бактериям для перенаселения слизи кораллов и их тел в целом.
«Точно так же, как нам нужны хорошие бактерии, чтобы быть здоровыми, нужны и кораллы», - говорит Андреа Гроттоли, профессор наук о Земле в штате Огайо. «У кораллов нет иммунной системы, как у людей, но микробы, живущие в их телах и на их телах, могут выполнять функцию, подобную иммунной. Когда она распадается, они могут стать болезненными».
Цель исследования, по ее словам, заключалась в том, чтобы помочь направить усилия по сохранению до ожидаемого повышения температуры и кислотности океана к концу этого века, как прогнозирует Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC)..
"Если мы хотим принимать правильные решения о том, какие популяции кораллов более устойчивы, а какие нуждаются в дополнительной помощи, это исследование предполагает, что мы должны принимать во внимание связанные с ними микробные сообщества", - добавила она.
Остается много вопросов о том, как работает иммунитет кораллов. Исследователи все еще выясняют сложную роль, которую микробы в организме и на теле человека играют в иммунитете человека, и то, как эти микробы реагируют на стресс. Но это исследование является первым, в котором исследуется, как микробиом и физиология кораллов реагируют на одновременные температурные стрессы и подкисление.
Команда Гроттоли протестировала два вида кораллов, чрезвычайно распространенных во всем мире: Acropora millepora, или коралл-олень, и Turbinaria reniformis, или желтый коралл-свиток. Оленерогий коралл - это ветвящийся коралл, а желтый спиральный коралл - это волнистый коралл, напоминающий капусту или листья салата.
Некоторые цвета обоих видов происходят от симбиотических водорослей, которые живут внутри клеток коралловых животных. Многие исследователи изучали, как стресс заставляет кораллы избавляться от водорослей и становиться белыми, явление, называемое обесцвечиванием. В последние годы микробы стали третьим компонентом экологии кораллов.
То, что мы считаем кораллом, на самом деле является животным хозяином, симбиотическими водорослями и симбиотическими микробами, живущими вместе. холобионт, - объяснил Гроттоли.
Желтый спиральный коралл намного более вынослив, чем коралловый коралл, когда речь идет о сохранении водорослей, то есть не обесцвечивании, перед лицом повышения температуры. Но исследователи подозревали, что у желтого коралла-свитка также будет преимущество, когда дело доходит до микробов, потому что он производит больше слизи, а большинство микробов в микробиоме кораллов живут в слизи, которая сочится снаружи их тел.
Гроттоли подчеркнул, что коралловая слизь не является признаком болезни. Здоровые кораллы производят слизь так же, как и здоровые люди.«Это не похоже на то, что у них развивается насморк, слизь просто вытекает из их тканей и защищает поверхность кораллов», - сказал Гроттоли. «Кораллы потрясающие».
Чтобы проверить устойчивость соответствующих микробиомов, исследователи подвергли оба вида кораллов повышению температуры с 26,5 градусов по Цельсию (почти 80 градусов по Фаренгейту) до 29 градусов по Цельсию (чуть более 84 градусов по Фаренгейту) в течение 24 дней. В течение этого времени они также постепенно повышали кислотность воды, пока она не стала примерно на 80 процентов более кислой. Вот некоторые из изменений мирового океана, которые, по прогнозам МГЭИК, произойдут в этом столетии в зависимости от различных сценариев изменения климата.
В условиях стресса желтый спиральный коралл поддерживал стабильный микробиом. А вот оленьим кораллам повезло меньше: в них произошло снижение микробного разнообразия и увеличение популяций бактерий Sphingomonas и Pseudomonas, которые являются известными человеческими патогенами.
Нам уже давно известны некоторые детали того, как высокие температуры наносят ущерб некоторым симбиотическим водорослям внутри коралла, но то, как множественные стрессоры влияют на все три компонента холобионта, и как такие эффекты могут взаимодействовать между этими игроками, остается неизвестным. большой вопрос для этой области», - сказал соавтор Марк Уорнер, заместитель директора Программы морских биологических наук в Университете Делавэра..
Более чувствительный к температуре оленерогий коралл имел более слабый микробиом, обесцвечивался в ответ на стресс и демонстрировал признаки общего ухудшения здоровья. С другой стороны, устойчивый к температуре желтый свиток коралл имел самый сильный микробиом, не обесцвечивался и в целом имел наилучшее здоровье, что позволяет предположить, что что-то во взаимоотношениях между его компонентами животного происхождения, водорослей и микробов делает его особенно устойчивым.
Среди других соавторов в штате Огайо Майкл Уилкинс, доцент кафедры микробиологии и наук о Земле; докторант Паула Далчин Мартинс; бывшие докторанты Стивен Левас, ныне работающий в Университете Висконсин-Уайтуотер, и Верена Шопф, ныне работающая в Университете Западной Австралии; и бывший руководитель лаборатории Уилкинса Майкл Джонстон, ныне работающий в Национальном институте здравоохранения. Среди сотрудников Университета Делавэра были Вей-Джун Цай, профессор кафедры морских наук и политики Мэри А. С. Лайтхайп; и постдокторский исследователь Тай Петтай. Соавтор Тодд Мелман владеет коралловой фермой Reef Systems в Нью-Олбани, штат Огайо, где проводился эксперимент.
Финансирование было предоставлено Национальным научным фондом.