Исследование, проведенное в Гавайском университете (UH) в Школе океанологии и наук о Земле и технологий Маноа (SOEST) на морской губке в заливе Канеохе, штат Ошаху, выявило уникальную стратегию питания, при которой губчатое животное приобретает важных компонентов его рациона из симбиотических бактерий, живущих внутри губки.
Коралловые рифы являются одним из самых важных природных ресурсов Гавайев и поддерживают рыболовство и экономику штата. Морские губки являются важными компонентами экосистем коралловых рифов, но на Гавайях индо-австралийская губка Mycale grandis является инвазивным чужеродным видом, впервые зарегистрированным на островах только в конце 1990-х годов. M. grandis в настоящее время встречается в крупных гаванях Главных Гавайских островов и вблизи них, а также в заливе Канеохе.
Чужеродные и инвазивные виды представляют собой одну из угроз для эндемичных и местных видов, которые уязвимы из-за своей эволюции на отдаленном архипелаге. M. grandis конкурирует с кораллами за место на рифе, но в отличие от кораллов, которые своими скелетами строят твердый каменистый субстрат, M. grandis - мягкое животное, не строящее рифов и не обеспечивающее такую же среду обитания для других рифовых организмов.
В исследовании, проведенном доктором Джой Лейлей Ши для ее докторского исследования в UH Mānoa, диета губок M. grandis, собранных в заливе Канеохе, была изучена с использованием нового применения метода, основанного на естественном стабильном изотопов, чтобы понять происхождение конкретных соединений в тканях растений и животных. В этом случае команда проверила, откуда в губке берутся аминокислоты, строительные блоки белков в тканях. Возникли ли они из пищи, пойманной и отфильтрованной из морской воды, или они попали в губку от микробов, живущих внутри самой губки?
Когда один организм поедает другой, элементарные свойства жертвы сохраняются и оставляют после себя уникальный химический образец с хищником. Оценивая химическую разницу между тканями хищника и жертвы, Ши и его коллеги обнаружили, что рацион губок не происходит от фотосинтезирующих микробов (таких, как у кораллов), а питание M. grandis не соответствует общим схемам питания других многоклеточных животных. Вместо этого изотопные структуры губки и ее симбиотических микробов не отличались друг от друга, что указывает на то, что губка получает питание за счет поглощения аминокислот, происходящих от их симбиотических микробов.
«Хотя мы знали, что симбионты губок играют важную роль в их рационе, механизм, с помощью которого это произошло, был неизвестен», - сказал Ши. «Единственный способ получить наблюдаемую изотопную структуру аминокислот или, если хотите, отпечатки пальцев - прямой перенос аминокислот из симбиотических бактерий."
Образцы, которые мы обнаружили у M. grandis и его симбионтов, очень интересны, поскольку они предполагают, что губки могут активно захватывать материалы из морской воды, чтобы удовлетворить потребности своего микробного сообщества, которое, в свою очередь, снабжает губку необходимыми тканями. строительные блоки», - сказал доктор Крис Уолл, научный сотрудник UH Mānoa и соавтор исследования.
«Симбиоз, который мы наблюдаем между губкой и ее микробным сообществом, поразителен», - сказал Ши. «Мы знаем, что губки полагаются на своих симбионтов для различных целей, включая химическую защиту, удаление метаболитов, и теперь у нас есть представление об этой хорошо отлаженной и эффективной стратегии питания и о той важной роли, которую эти микробные симбионты играют в питании губок. Близкие отношения между губками и их симбионтами сложились на протяжении их долгой эволюционной истории. Губки - древнейшие многоклеточные животные на земле. Вот почему они так хорошо приспособлены и жизнестойки."
Морские губки на Гавайях плохо изучены. Исследование, проведенное Смитсоновским институтом в рамках программы MarineGEO Hawaiʻi в 2017 году, выявило 150 ранее неизвестных видов губок на Гавайях, примерно треть из которых являются новыми видами. Ранее было известно лишь около 10 видов губок, обитающих в заливе Канеохе. Новый подход исследователей к изучению стратегий питания губок может быть применен к будущим исследованиям других морских губок на Гавайях и в других местах. Губки играют важную роль в динамике питательных веществ коралловых рифов, и в будущем губки могут стать доминирующими в коралловых рифах по мере того, как кораллы будут сокращаться из-за прямого давления со стороны деятельности человека и изменения климата. Эта работа дает новое представление о биологии губок и показывает важность морских микробов в рационе инвазивных губок.