У них нет пазух, но эти красочные водные животные действительно производят слизь — «коралловые сопли» — это вещь, — и баланс различных видов бактерий, живущих в их слизи, очень важен, потому что он функционирует как специальная функция. иммунная система, поддерживающая здоровье кораллов за счет защиты от недружелюбных бактерий.В исследовании, опубликованном в журнале PLOS ONE, исследователи из Университета штата Огайо и их коллеги продемонстрировали, как два отдельных эффекта изменения климата в сочетании дестабилизируют различные популяции коралловых микробов, то есть нарушают баланс естественного кораллового «микробиома». открывая дверь для плохих бактерий, чтобы перенаселить слизь кораллов и их тела в целом.
«Чтобы быть здоровыми, нам нужны хорошие бактерии, и кораллы нужны», — сказала 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 обеспечивать иммунную функцию. Когда они разваливаются, они могут заболеть».
По ее словам, цель исследования заключалась в том, чтобы помочь направить усилия по сохранению до ожидаемого повышения температуры и кислотности океана к концу этого столетия, как прогнозируется Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК).«Если мы хотим принять правильное решение 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 пытаются понять сложную роль, которую микробы внутри и на теле человека играют в человеческом иммунитете, и то, как эти микробы реагируют на стресс.
Но это исследование — первое, которое исследует, как микробиом и физиология кораллов реагируют на одновременное воздействие температуры и подкисления.Команда Гроттоли протестировала два вида кораллов, которые чрезвычайно распространены во всем мире: Acropora millepora, или кораллы оленьего рога, и Turbinaria reniformis, или кораллы с желтыми свитками. Коралл оленьего рога — это ветвящийся коралл, а желтый коралл — волнистый коралл, напоминающий листья капусты или салата.Некоторые цвета обоих видов происходят от симбиотических водорослей, обитающих в клетках коралловых животных.
Многие исследователи изучали, как стресс заставляет кораллы вытеснять водоросли и становиться белыми — это явление называется 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. Мы больше не думаем о кораллах как о симбиозе двух организмов, а как о симбиозе трех организмов, который мы называем холобионтом», — Гроттоли объяснил.
Кораллы с желтыми свитками намного выносливее, чем кораллы оленьего рога, когда дело доходит до сохранения водорослей, то есть не обесцвечивания, перед лицом повышения температуры. Но исследователи подозревали, что желтый коралловый свиток также будет иметь преимущество, когда дело доходит до микробов, потому что он производит больше слизи, а большинство микробов в микробиоме кораллов живут в слизи, которая сочится по внешней стороне их тел.
Гроттоли подчеркнул, что коралловая слизь не является признаком болезни. Здоровые кораллы производят слизь так же, как и здоровые люди. «Не похоже, что у них появляется насморк, слизь просто выходит 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. За это время они также постепенно увеличивали кислотность воды, пока она не стала на 80 процентов более кислой. Это некоторые из изменений мирового океана, которые, по прогнозам МГЭИК, произойдут в этом столетии, в зависимости от различных сценариев изменения климата.В условиях стресса у желтого коралла-свитка сохранялся стабильный микробиом.
Но кораллу оленьего рога повезло меньше — его микробное разнообразие уменьшилось, а популяции бактерий Sphingomonas и Pseudomonas, которые являются хорошо известными человеческими патогенами, увеличиваются.«Некоторое время нам известны некоторые детали того, как высокие температуры повреждают некоторые симбиотические водоросли внутри коралла, но то, как многочисленные стрессоры влияют на все три компонента холобионта и как такие эффекты могут взаимодействовать между этими игроками, является большим вопросом для поле ", — сказал соавтор Марк Уорнер, заместитель директора Программы морских биологических наук в Университете Делавэра.
Более чувствительный к температуре коралл оленьего рога имел более слабый микробиом, обесцвечивался в ответ на стресс и демонстрировал признаки общего ухудшения здоровья. Напротив, у термостойкого желтого коралла-свитка был самый сильный микробиом, он не обесцвечивался и имел лучшее здоровье в целом, что позволяет предположить, что что-то в отношениях между его животными, водорослями и микробными компонентами делает его особенно устойчивым.
Среди других соавторов в штате Огайо были Майкл Уилкинс, доцент микробиологии и наук о Земле; докторант Паула Дальчин Мартинс; бывшие докторанты Стивен Левас, ныне работающий в Университете Висконсин-Уайтуотер, и Верена Шёпф, ныне работающая в Университете Западной Австралии; и бывший менеджер лаборатории Уилкинса Майкл Джонстон, ныне работающий в Национальном институте здравоохранения. Сотрудниками из Университета Делавэра были Вей-Цзюнь Цай, профессор кафедры морских наук и политики Мэри А.С. Лайтхип; и постдокторант Тай Петтай. Соавтор Тодд Мелман владеет коралловой фермой Reef Systems в Нью-Олбани, штат Огайо, где и проводился эксперимент.
Финансирование было предоставлено Национальным научным фондом.