Стратегия «двойного питания» помогает средиземноморским кораллам процветать при повышении температуры моря

от

Исключительная стратегия «двойного питания» лежит в основе устойчивости средиземноморского коралла к повышению температуры моря, согласно [исследованию](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09623-6) в журнале Nature.

Каменный коралл Oculina patagonica известен тем, что может питаться как с помощью водорослей, так и без них. Первое прямое сравнение клеток-хозяев водорослей у O. patagonica и других видов кораллов показывает, как эта гибкость работает на генетическом и клеточном уровне.

Впервые обнаруженный в Генуэзском заливе в 1966 году, O. patagonica считался инвазивным видом из Атлантики. Однако недавние исследования показали, что он является эндемиком Средиземного моря и тихо существовал в небольших количествах миллионы лет, пока изменение условий не помогло ему распространиться.

С тех пор коралл быстро распространился. Он образовал популяции вдоль большей части мелководных побережий Средиземного моря, где температура воды колеблется от примерно 10 °C и ниже зимой до более 30 °C летом.

«Когда впервые были задокументированы воды Леванта, считалось, что O. patagonica не выживет, потому что летние температуры были слишком высокими, но вопреки всем прогнозам он обосновался и популяции растут», — объясняет доктор Шани Леви, первый автор исследования, работавший в Центре геномной регуляции (CRG) в Барселоне.

Oculina — это вид каменного коралла, морских животных, которые строят твёрдые скелеты. Каменные кораллы содержат в своих клетках фотосинтезирующие водоросли и полагаются на них в получении энергии в рамках взаимовыгодных симбиотических отношений. Водоросли могут обеспечивать до 90% энергетических потребностей коралла, способствуя формированию массивных скелетов из карбоната кальция, которые обеспечивают структуру и основу для коралловых рифов.

Однако Oculina отличается. Её скелет невелик, а партнёрство с водорослями необязательно. Когда температура Средиземного моря поднимается выше 29 °C, коралл изгоняет водоросли из клеток-хозяев, теряя свой коричнево-оранжевый цвет. Это обесцвечивание было бы фатальным для других кораллов, но Oculina выживает достаточно долго, чтобы восстановить водоросли в клетках-хозяевах во время более прохладной осенней воды. Он может даже выжить без каких-либо водорослей, с популяциями, обнаруженными в пещерах или на глубине от 30 до 40 метров, где мало света проникает.

«Способность Oculina жить без фотосинтезирующего партнёра позволяет ей селиться в более глубоких водах, где мало света, или переносить мутные воды, где свет блокируется повышенным осадконакоплением, вызванным плаванием судов. Это огромное преимущество в изменённом человеком Средиземном море и одна из причин, по которым мы решили изучить этот вид», — объясняет доктор Ксавье Грау-Бове, соавтор исследования и постдокторант в Центре геномной регуляции (CRG) в Барселоне.

Авторы исследования изучили устойчивость каменного коралла на генетическом, клеточном и эволюционном уровне. Исследовательская группа специализируется на сочетании секвенирования генома с секвенированием отдельных клеток, чтобы выяснить, как эволюционировали клеточные строительные блоки жизни у видов, особенно у немодельных или недостаточно изученных организмов.

Они секвенировали геном Oculina patagonica и проанализировали десятки тысяч отдельных клеток, чтобы посмотреть, какие гены используются, когда морское животное содержит симбиотические водоросли, а когда нет. Исследователи также создали аналогичные атласы клеток для двух тропических каменистых кораллов, которые полностью зависят от водорослей, чтобы можно было провести прямое сравнение между видами.

Они обнаружили, что при наличии водорослей клетки Oculina сильно полагаются на липиды, или жиры, полученные от симбионтов. Эти липиды являются важными строительными блоками и могут храниться для последующего использования, давая кораллам более стабильный энергетический запас, чем одни сахара.

Когда водорослей нет, Oculina меняет свои клеточные программы, повышая активность иммунных клеток, которые могут очищать отмирающие симбиотические клетки. Также происходит расширение желёз и пищеварительных клеток, что позволяет кораллам захватывать и переваривать частицы непосредственно из воды. Этот способ питания известен как гетеротрофия.

«Oculina устойчива, потому что она не зависит строго от фотосинтетических продуктов водорослей», — объясняет профессор исследований ICREA Арнау Себе-Педро, старший автор исследования и исследователь в Центре геномной регуляции (CRG).

«Она может получать фотосинтетические продукты, когда водоросли присутствуют, и это, вероятно, оптимально, но Oculina также может выжить, питаясь исключительно гетеротрофно, поедая мелкие органические частицы и планктон, захваченный и переваренный в кишечнике», — добавляет он.

Когда исследователи сравнили атласы клеток, они обнаружили те же клетки и генные пути, которые Oculina использует для гетеротрофного питания у других кораллов, зависящих от водорослей, но они переключены. Открытие означает, что способность питаться без водорослей — это не уникальная черта Oculina, а древняя способность, присутствующая у кораллов, вероятно, сохранившаяся от общего предка.

«Жизненная стратегия Oculina, по-видимому, заключается в устойчивости за счёт диверсификации. Ей не нужно было изобретать совершенно новый образ жизни с нуля, а скорее откопать несколько старых инструментов в своей «ящике для инструментов», — говорит доктор Грау-Бове.

Исследование даёт представление о том, как морские виды адаптируются к изменению климата в Средиземном море. Как полузамкнутое море, воды Средиземноморья испытывают более резкие колебания температуры, солёности и поступления питательных веществ, чем открытый океан.

«Оно действует как естественный стресс-тест», — говорит доктор Леви. «Кораллы и другие организмы, живущие здесь, уже справляются с более экстремальными колебаниями, поэтому Средиземное море даёт нам своего рода представление о том, как морская жизнь может существовать в условиях ускоренного изменения климата».

Хотя исследование предполагает, что у кораллов, подобных O. patagonica, больше шансов выжить в потепляющем океане, исследователи предупреждают, что сам по себе Oculina не является крупным рифостроителем, поэтому маловероятно, что он смягчит потерю коралловых рифов, экосистем, которые покрывают менее 1 % площади дна океана, но поддерживают четверть всех морских видов.

«Лучший способ помочь любой морской экосистеме, включая рифы, противостоять этому потепляющему миру — это предотвратить потепление в первую очередь», — заключает доктор Грау-Бове.

Предоставлено Центром геномной регуляции.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте