Кораллы зависят от их симбиотических отношений с водорослями, которые они содержат. Но как они контролируют рост популяции водорослей? Ответ на этот фундаментальный вопрос может помочь рифам выжить в меняющемся климате.
Новая работа, опубликованная в журнале Nature Communications командой, включающей Тинтин Сян из Карнеги, Софи Кловез, Рика Кима и Артура Гроссмана, показывает, как морские анемоны, которые тесно связаны с кораллами, контролируют размер своих популяций водорослей, которые обитают внутри их ткань.
Как и кораллы, анемоны содержат фотосинтезирующие водоросли, которые могут преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию. Водоросли делят некоторые из сахаров, которые они производят с анемонами или кораллами-хозяевами, которые, в свою очередь, обеспечивают водоросли другими необходимыми питательными веществами, такими как двуокись углерода, фосфор, сера и азот..
Молекулярные механизмы, лежащие в основе этой взаимосвязи, остаются загадкой.
"Мы стремимся понять точное взаимодействие между водорослями и их хозяином, потому что, если популяции водорослей внутри хозяина исчезнут - как это происходит во время событий обесцвечивания, вызванных потеплением или загрязнением океана - кораллы и анемоны теряют доступ к жизненно важным средствам к существованию. и, возможно, не сможет выжить. С другой стороны, безудержный рост популяции симбиотических водорослей может перегрузить метаболизм хозяев и сделать их восприимчивыми к болезням». - пояснил Гроссман. «Мы хотим понять, как кораллы и анемоны поддерживают баланс, что может помочь нам помочь сообществам рифов, которым угрожает опасность."
Исследователи, в том числе Эрик Ленерт из Стэнфордского университета, Ян ДеНофрио и Джон Прингл, а также Роберт Джинкерсон из Калифорнийского университета в Риверсайде, обнаружили, что ограничение поступления общего азота является ключом к способности анемоны контролировать размер своего симбиотического популяция водорослей.
Команда продемонстрировала, что по мере того, как популяции симбиотической водоросли Breviolum minutum, обитающей в анемоне Exaiptasia pallida, достигают высокой плотности, они выражают повышенный уровень клеточных продуктов, конкретно связанных с ограничением азота. Это то же самое поведение, которое наблюдается у свободноживущих водорослей, которые растут вне хозяина, когда доступного азота в их среде становится мало.
Важно отметить, что по мере увеличения популяции водорослей в тканях хозяина они доставляют актинии все больше и больше сахаров, произведенных в результате фотосинтеза. Затем анемоны могут использовать углеродные основы этих молекул для удержания и переработки своих азотсодержащих аммиачных отходов. Такое расположение приводит к более устойчивому росту анемонов и ограничивает количество азота, доступного для водорослей. Итак, команда продемонстрировала, что динамика обмена питательными веществами между водорослями и анемонами меняется по мере увеличения популяции водорослей, что является ключом к пониманию контроля популяции водорослей внутри хозяина.
«Наша работа объясняет, как связь между анемонами и водорослями или кораллами и водорослями гарантирует, что эти симбиотические отношения остаются стабильными и полезными для обоих организмов-партнеров», - сказал ведущий автор Сян, который в настоящее время является доцентом Университета Северной Каролины. Шарлотта. «Благодаря текущим исследованиям мы надеемся еще лучше понять различные механизмы и конкретные регуляторы, которые имеют решающее значение для интеграции метаболизма этих двух организмов, что в конечном итоге может позволить трансплантировать более выносливые водоросли в обесцвеченные кораллы, а также манипулировать как кораллами, так и водорослями. иметь большую устойчивость к неблагоприятным условиям."