Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Как бактерии помогают кораллам выжить в условиях глобального потепления океанов?
Коралловые рифы часто называют “тропическим лесом моря”. Несмотря на то, что они занимают всего лишь 0.2% всего морского дна, более 25% всей морской флоры и фауны обитает в кораллах. Помимо их уникального биоразнообразия, коралловые рифы представляют собой места для рыболовства, туризма, и отдыха, которые так любимы множеством людей.
Кораллы живут в симбиозе с фотосинтетическими водорослями (зооксантеллами). Как правило, коралл защищает водоросли, а водоросли, в свою очередь, производят и снабжают клетки кораллов питательными веществами, которые необходимы для выживания. Глобальное потепление и быстрое повышение температуры поверхности моря ускоряет процесс обесцвечивания кораллов. В условиях стресса, кораллы вытесняют своих эндосимбиотических соседей, что приводит к потере цвета (обесцвечиванию). К сожалению, кораллы не могут выжить долгое время без водорослей, что приводит к их отмиранию. Получается, что важно не только предотвратить изменение климата, но и найти способы для смягчения воздействия меняющегося климата на коралловые рифы.
В своем исследовании, Санторо с коллегами изучили возможность использования полезных для кораллов микроорганизмов чтобы улучшить их устойчивость к тепловому стрессу. Это должно привести к лучшей выживаемости в условиях экстремальной жары.
В процессе эксперимента, исследователи смоделировали волны теплых температур в лабораторных аквариумах. Для начала, они культивировали штаммы бактерий, которые были выделены непосредственно из собственного микробиома коралла. Каждый из этих 133 отдельных штаммов был протестирован на присутствие полезных для коралла свойств, такие как азотфиксация или защита от болезней. После скрининга, ученые отобрали 6 штаммов полезных микробов, которые были названы “пробиотиками”. Пробиотики были добавлены к кораллам, и температура воды была увеличена до 30°C на протяжении 10 дней. Через 10 дней, температура была снова опущена до 26°C. Исследователи наблюдали за общим здоровьем кораллов, их метаболизмом, и изменениями в микробиоме кораллов в течение 75 дней.
В то время как кораллы без добавленных пробиотиков была обесцвечены под влиянием повышенных температур, кораллы с пробиотиками смогли выжить. Тепловой стресс вызвал изменения в микробиоме кораллов, и только пробиотик помог кораллам восстановиться. Несмотря на то, что штаммы пробиотиков не смогли колонизировать микробиом кораллов на длительное время, они все же частично реструктурировали их микробиом, что положительно повлияло на метаболизм и экспрессию генов. К примеру, гены, участвующие в апоптозе (гибели клеток) были деактивированы, в то время как гены, участвующие в тепловой защите, были активированы.
В конечном итоге, исследователи предполагают, что добавление пробиотиков может улучшить выживаемость кораллов в периодах теплового стресса. Хотя это исследование представляет собой всего лишь лабораторный эксперимент, и результаты будет необходимо проверить в условиях природных экосистем, похожие исследования могут помочь в защите и восстановлении кораллов в будущем.
Featured image: https://www.aims.gov.au/sites/default/files/2a5c8655-626e-4804-b05f-13c7ec93c16f.jpg
Перевод был сделан Марией Мартыновой
micro-bites.org 