Microbiologie in hapklare porties
Probiotische vooruitgang voor de dreigende klimaatramp van koraal
Koraalriffen zijn complexe gemeenschappen. Koralen vormen cruciale allianties met minuscule micro-organismen die essentieel zijn voor hun gezondheid en onmisbaar zijn voor hun rol in het gezond houden van mariene ecosystemen. Een recente wetenschappelijke studie duikt in de microscopische wereld van het overleven van koralen en legt de ingewikkelde relaties bloot tussen koralen, piepkleine algen genaamd Symbiodiniaceae, bacteriën en nuttige metabolieten die een rol zouden kunnen spelen in een veranderende wereld.
In het licht van de door de mens veroorzaakte klimaatverandering bevinden koraalriffen zich in de voorhoede van het milieugevaar. De stijgende temperaturen in de oceanen vormen een ernstige bedreiging voor hun kwetsbare ecosystemen. Naarmate de temperaturen blijven stijgen, verbleken koralen onder invloed van stress, waardoor het fundament van de mariene biodiversiteit wordt bedreigd. Op dit kritieke moment ontstaat een baanbrekend wetenschappelijk onderzoek: de verkenning van probiotische oplossingen om koralen te versterken tegen de dreigende klimaatramp. Kunnen we ons een toekomst voorstellen waarin het strategisch voeden van koralen met symbiotische bacteriën de stress verlicht die wordt veroorzaakt door de stijgende temperaturen en zo een reddingslijn biedt aan deze iconische mariene organismen?
Het begrijpen van de fijne kneepjes van de veerkracht van koralen is van het grootste belang voor strategieën tegen klimaatverandering en in het hart van deze veerkracht ligt een fascinerend partnerschap dat koralen hebben met een familie organismen die bekend staat als Symbiodiniaceae. Eenvoudig gezegd zijn deze microscopische algen een soort huurders voor koralen, die onderdak en voedingsstoffen bieden in ruil voor een plek die ze hun thuis noemen. Deze wederzijds voordelige relatie, symbiose genoemd, is cruciaal voor de vitaliteit van koraalriffen en breidt zich uit naar andere mariene organismen, waardoor onderling verbonden levensnetwerken onder het oceaanoppervlak ontstaan. Door in de mysteries van deze symbiotische alliantie te duiken, wordt het potentieel blootgelegd voor innovatieve interventies om koraalriffen te beschermen tegen de escalerende bedreigingen van klimaatverandering.
Het onderzoek onthult dat koralen afhankelijk zijn van een diverse groep bacteriën om te gedijen. Het onderzoek richt zich op de genomische analyse van 49 bacteriën die geassocieerd zijn met de Symbiodiniaceae algen. Deze bacteriën spelen een sleutelrol in het vermogen van het koraal om uitdagingen in het milieu te weerstaan.
De bevindingen suggereren dat deze bacteriën bijdragen aan de gezondheid van het koraal door essentiële voedingsstoffen, zoals B-vitamines, te produceren en als antioxidanten te fungeren. B-vitamines zijn cruciaal voor de groei van microalgen, waaronder Symbiodiniaceae, die koralen voorzien van de broodnodige energie. Daarnaast kunnen de bacteriën koralen helpen de schadelijke effecten van reactive oxygen species (ROS) te bestrijden tijdens stressvolle gebeurtenissen zoals hittegolven op zee. Stijgende temperaturen kunnen bij Symbiodiniaceae metabolische stressreacties opwekken, waarvan een deel bestaat uit het genereren van zuurstofsoorten zoals waterstofperoxide of superoxide.
Deze zuurstofsoorten zijn reactief omdat ze extra elektronen hebben waardoor ze instabieler zijn dan andere, vergelijkbare moleculen. Deze ROS reageren gemakkelijk met andere moleculen, met name pigmenten, wat leidt tot het bleken van koraalorganismen. Symbiotische bacteriën worden heilzaam gemaakt door andere moleculen aan te maken (antioxidanten genoemd, net als de klasse moleculen die ons mensen helpen) die een wisselwerking aangaan met de ROS, waardoor de reactieve soorten worden geneutraliseerd voordat het koraal beschadigd kan raken. Het onderzoek in dit werk ondersteunt dit idee en ontdekte dat alle bestudeerde symbiotische bacteriën het antioxidant glutathion konden aanmaken om ROS te neutraliseren. Door middel van een uitgebreide genoomanalyse vonden ze ook andere moleculen en enzymen in het genoom van de symbiotische bacteriën die geassocieerd worden met het wegvangen van ROS.
Dit nieuwe inzicht in de moleculaire dans tussen koralen, Symbiodiniaceae en bacteriën biedt een basis voor innovatieve conserveringsmethoden, waardoor de veerkracht van koraalriffen tegen de gevolgen van klimaatverandering mogelijk wordt vergroot. De bevindingen in dit werk wijzen op het evolutionaire belang van B-vitamine synthese, ROS vangers in het symbiotische ecosysteem van koraalriffen. Deze kennis is nuttig wanneer wetenschappers nadenken over innovatieve manieren om snel veranderende ecosystemen te ondersteunen. Men kan zich voorstellen dat er nuttige bacteriën rond algen in koraalriffen worden “gezaaid” of dat de bacteriegroei rond koralen wordt gevolgd om groei- of schadepatronen te voorspellen.
Dit onderzoek opent een venster op de microscopische wereld onder de golven en laat de delicate dans van het leven in koraalriffen zien. Het benadrukt het belang van het behoud van deze ecosystemen en benadrukt de voortdurende inspanningen om de mysteries van koraalbiologie te ontrafelen voor een veerkrachtigere toekomst.
Link to the original post: Maire J, Philip GK, Livingston J, Judd LM, Blackall LL, van Oppen MJH. 2023. Functional potential and evolutionary response to long-term heat selection of bacterial associates of coral photosymbionts. mSystems e0086023.
Featured image: “Small coral colony” by NOAA’s National Ocean Service is marked with Public Domain Mark 1.0.
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 