В ходе исследования исследователи наблюдали за тремя колониями кораллов в лагуне на острове Офу, Американское Самоа, на предмет их реакции на стрессовые факторы, такие как высокие температуры, кислород и кислотность океана. В самые жаркие дни исследователи заметили значительные изменения в том, какие гены кораллы активируют в своих клетках.«Они начали использовать целый набор генов, которые раньше просто не использовали», — сказал Стив Палумби, профессор морских наук, директор Морской станции Хопкинса и автор статьи, в которой описывается исследование, недавно опубликованное в журнале Science.
Достижения.Снимок здоровья коралловВ 2016 году на Большом Барьерном рифе произошло самое ужасное обесцвечивание кораллов за всю историю наблюдений, когда кораллы за сотни миль стали совершенно белыми. Это обесцвечивание может в конечном итоге привести к гибели кораллов.
Ученые предсказывают, что глобальное изменение климата и продолжающееся повышение температуры океана увеличат частоту обесцвечивания кораллов во всем мире. Сложность в том, что кораллы заранее не проявляют видимых признаков обесцвечивания. Гены, идентифицированные в этом исследовании, могут дать ученым моментальный снимок состояния кораллов и представление о том, когда может произойти обесцвечивание.В стрессовых условиях нормальные клеточные функции коралла начинают нарушаться.
В ответ группа генов, идентифицированная в этом исследовании, запускает процесс, называемый ответом развернутого белка, который работает для восстановления нормальных условий в клетке. Если условия продолжают ухудшаться, кораллы обесцвечиваются и в конечном итоге умирают.
«Впервые мы можем спросить этих кораллов:« Как у вас дела? » У них нет сердцебиения. У них нет пульса. Нам нужно знать их жизненные показатели, чтобы понять, как они реагируют на окружающую среду », — сказал Палумби.Древняя реакция на стресс
В течение семнадцатидневного периода обучения Палумби и аспирантка Лупита Руис-Джонс ежедневно наблюдали за более чем 17000 генов кораллов сразу после полудня. На седьмой и восьмой день, когда приливы были самыми низкими, а температуры самыми высокими, гены кораллов инициировали клеточную реакцию развернутого белка. На девятый день приливы повысились, и коралловые системы вернулись в нормальное состояние.
«Этот ответ просто показывает, насколько кораллы синхронизированы с окружающей их средой», — сказал Руис-Джонс, который был первым автором статьи.Такая реакция на стресс характерна не только для кораллов. Это наблюдается у млекопитающих, а также у некоторых видов дрожжей.
Люди активируют одни и те же древние гены в ответ на болезни, такие как рак. Во время стресса неправильно свернутые и развернутые белки клетки накапливаются в эндоплазматическом ретикулуме, серии уплощенных трубчатых структур в клетке, которые помогают строить белки. Ответ развернутого белка — это реакция на поток неправильно собранных белков.«По сути, это организм, который осознает, что что-то не так», — сказал Руис-Джонс.
Изучение жестких коралловЛагуна на острове Офу, неглубокая бирюзовая ванна, стала идеальной коралловой лабораторией для изучения термостойких кораллов.
Температура воды кораллов на острове Офу близка к температуре человеческого тела, достаточной для гибели большинства видов кораллов. Однако кораллы Офу процветают в стрессовых условиях окружающей среды.
Ученые считают, что частое, пульсирующее воздействие высоких температур может сделать кораллы сильнее, примерно так же, как спортсмены готовятся к соревнованиям. Понимание того, почему некоторые из самых жестких кораллов в мире настолько устойчивы к жаре, может помочь ученым идентифицировать и нанести на карту другие выжившие коралловые колонии по всему миру.«Мы знаем, что кораллы обладают способностью адаптироваться и развиваться к более теплой воде, чем мы думали раньше. Мы можем использовать это в качестве основного актива, чтобы помочь им пережить следующие десятилетия, пока мы не решим проблемы глобального изменения климата», — сказал Палумби.
Палумби также является старшим научным сотрудником Стэнфордского Вудского института окружающей среды.