Документальный фильм «В погоне за кораллами», выпущенный на Netflix в июле, представляет собой кинематографическое предупреждение о том, что обесцвечивание коралловых рифов может предвещать реакцию этих морских животных на изменение климата. Кораллы играют ключевую роль в здоровье океана, потому что они поддерживают самые плотные и самые разнообразные экосистемы, в которых обитают различные виды, от черепах до водорослей и рифовых рыб.
Ученые Вашингтонского университета изучают растущую область генетики кораллов, чтобы лучше предсказывать и, возможно, даже готовиться к будущим угрозам кораллов. В их новом исследовании используются современные инструменты генетического секвенирования, чтобы выявить родство трех похожих друг на друга кораллов. «Похоже, что этот коралл относится к трем разным видам, но ведутся споры о том, действительно ли это три отдельных вида или же он действительно изменчив по своему внешнему виду», - сказал первый автор Джеймс Даймонд, докторант Университета Вашингтона в области водных и рыбных наук.
Определение вида важно для сохранения, потому что вы не можете отслеживать и защищать вид, если не знаете, что он существует.
«В прошлом мы полагались на физические характеристики, такие как коралловый скелет, чтобы определить, что представляет собой коралловый вид», - сказал Даймонд. «Но проблема в том, что кораллы могут варьировать свою скелетную архитектуру. Поэтому разобраться, есть ли у вас два разных вида или только один вид, который меняется в зависимости от условий окружающей среды, может быть очень сложно». Первоначально биологи предполагали, что широко распространенные атлантические кораллы состоят из трех видов. Затем генетическое исследование 2014 года показало, что они одинаковы.
Новое исследование, которое появится в следующем выпуске журнала Molecular Ecology, находит новые генетические доказательства того, что на самом деле они могут быть тремя видами. Это также позволяет заглянуть в эпигенетику, более загадочную форму генетического выражения.
«Это самый глубокий анализ эпигенетики кораллов на сегодняшний день», - сказал соавтор Стивен Робертс, адъюнкт-профессор водных и рыбных наук Университета Вашингтона. «Это может также побудить к тщательной переоценке генеалогических деревьев этих кораллов».
В исследовании изучались Porites porites, один из наиболее распространенных видов кораллов. Он не входит в число примерно двух десятков видов кораллов, находящихся под угрозой исчезновения. Если бы он был включен в список в будущем, биологам нужно было бы знать, что представляет собой вид.
В исследовании использовались новые инструменты для изучения более 1000 однобуквенных изменений в генетическом коде, маркере генетического разнообразия. Предыдущее генетическое исследование рассмотрело только 10 или 11 из этих маркеров и обнаружило, что они одинаковы во всех трех формах кораллов.
«Похоже, нужно более глубоко изучить геном, что мы смогли сделать только в последние пару лет», - сказал Даймонд. «Технологии молекулярной биологии меняются очень быстро, и это лишь пример тому».
Чтобы сделать окончательный вывод о том, что эти три формы на самом деле являются разными видами, необходимо использовать один и тот же метод секвенирования на большем количестве образцов со всего ареала этих кораллов, который включает Мексиканский залив, Карибский бассейн, западную часть Атлантического океана. и у берегов Западной Африки.
Авторы также рассмотрели эпигенетику, то есть любой процесс, влияющий на то, как генетический код проявляется в реальной жизни. Исследования Даймонда сосредоточены на эпигенетическом процессе метилирования ДНК, при котором молекула углеродного метила может связываться с цепью ДНК и, таким образом, влиять на то, как она транслируется в белок, действующий в организме.
Эпигенетический анализ исследования не показал какой-либо последовательной закономерности среди коралловых ветвей разного размера, поэтому было неубедительно. Но авторы считают, что это шаг вперед в понимании этого процесса у кораллов.
«Это просто дает представление об эпигенетических вариациях внутри этой группы», - сказал Даймонд. Ученые интересуются генетикой и эпигенетикой кораллов, потому что это может помочь им предсказать, как кораллы будут адаптироваться к постоянным изменениям в океанской среде.
Генетика и эпигенетика кораллов могут также помочь в процессе селекции, актуальной теме, которая может помочь кораллам справиться с потенциально быстрыми изменениями в океанской среде.
«Селекционное разведение включает в себя поиск особей, более устойчивых к высоким температурам, и, в некоторых случаях, поиск специфических генов, придающих устойчивость к более высоким температурам», - сказал Даймонд. «Как только вы определили эти гены и идентифицировали особей, у которых есть эти гены, вы можете скрещивать их и засевать рифы этими организмами».
Новое исследование, по его словам, является частью фундаментального исследования, которое может помочь в достижении этих целей.