Кораллы быстро восстанавливаются после обесцвечивания, соприкасаясь с клоном

Фото из открытых источников

Когда кораллы обесцвечиваются во время жары и выбрасывают свои симбиотические водоросли, это обычно означает либо гибель кораллов, либо медленное восстановление в течение месяцев или лет. Но ученые, работающие независимо друг от друга в двух лабораториях, расположенных на расстоянии друг от друга через океан, нашли более быстрый способ, который, как надеются ученые, в конечном итоге поможет кораллам восстановиться после обесцвечивания и пережить будущие волны жары.

Подход, описанный в Environmental Microbiology Reports и в Science Advances, обманчиво прост. Прикоснувшись кусочком обесцвеченного коралла к здоровому, можно осуществить своего рода переливание водорослей. Симбионты перемещаются через тканевой мостик, а затем быстро размножаются, заселяя обесцвеченный кусочек всего за 4 недели.

«Люди постоянно ищут способы ускорить или ускорить восстановление кораллов после обесцвечивания», — говорит Эндрю Бейкер, биолог-кораллолог из Университета Майами, который не принимал участия в исследовании. «Это один из тех методов, который никогда раньше не приходил людям в голову».

Соавтор исследования Стивен Палумби случайно обнаружил это явление. В его лаборатории кусок коралла, намеренно обесцвеченный для эксперимента, оказался прижатым к здоровому куску той же коралловой колонии, состоящей из генетически идентичных клонов полипов. Он заметил, что обесцвеченный кусок вскоре начал возвращать свой коричневато-зеленый цвет — признак того, что симбионты вернулись.

Примерно в то же время Дэнни Коллинз в другой лаборатории изучал возможность доставки водорослевых симбионтов к кораллам посредством контакта с каким-либо веществом. Когда Палумби упомянул о своих наблюдениях за кораллами, Коллинз начал серию экспериментов. После обесцвечивания фрагментов коралла Pocillopora damicornis размером с кончик пальца путем воздействия на них теплой воды, Коллинз поместил их в аквариум в контакт со здоровыми фрагментами кораллов либо из той же колонии, либо из другой.

Этот метод не сработал, когда здоровые кораллы были взяты из другой колонии. В таких ситуациях коралловые полипы выпускали крошечные жалящие отростки, словно нападая на чужака. Коллинз сравнил это с отторжением иммунной системой человека органа, пересаженного от незнакомца. В конце концов, обесцвеченные кораллы погибали.

Но когда кораллы из одной колонии соприкасались физически, ткани полипов в двух фрагментах сливались, образуя своего рода водорослевую магистраль. Если фрагменты оставались в контакте в течение недели, в них начинали проникать симбионты и размножаться, удваиваясь примерно каждые 4 дня, что в 10 раз быстрее, чем наблюдалось на обесцвеченных рифах, которые обычно восстанавливаются, поглощая свободно плавающие водоросли. Все 11 кораллов в этой конфигурации полностью восстановились в течение 8 недель.

Однако, как отмечает Бейкер, эти многообещающие результаты не сразу приведут к созданию способа восстановления обесцвеченных кораллов в дикой природе. Он перечисляет несколько проблем: даже в тех случаях, когда это может сработать, нереалистично рассматривать такое лечение для каждой колонии на рифе. Кроме того, повторное внедрение тех же симбионтов означает, что кораллы могут быть столь же уязвимы к обесцвечиванию во время следующей волны жары, поскольку разные штаммы водорослей влияют на то, как кораллы справляются с жарой.

Другая статья, написанная под руководством Беде Джонстона, исследователя кораллов из Австралийского института морских наук, посвящена одной из этих проблем. В ней ученые обесцветили фрагменты двух видов кораллов: Galaxea fascicularis, широко известного как осьминожий коралл, и Psammocora columna. Они позволили полипам в некоторых фрагментах поглотить выращенных в лаборатории симбионтов, выведенных для устойчивости к экстремальным температурам. Когда инокулированные фрагменты были соединены с обесцвеченными фрагментами, некоторые из термоустойчивых симбионтов проникли в соседние полипы.

Этот процесс происходил быстрее, чем с фрагментами, оставленными для ловли случайных симбионтов, плавающих в воде. Но восстановление происходило не так быстро, как то, что наблюдала команда Палумби. Мадлен ван Оппен, генетик кораллов из Мельбурнского университета и Австралийского института морских наук, а также автор австралийского исследования, говорит, что она «была совершенно поражена тем, как быстро передавались симбионты в эксперименте».

Возможно, на результаты повлиял вид коралла, говорит она. У коралла вида «цветная капуста», участвовавшего в эксперименте в Стэнфорде, репродуктивная стратегия включает передачу симбионтов от родителей к потомству, что может сделать этот вид более восприимчивым к методу переливания, чем другие. (У большинства видов молодые кораллы захватывают водоросли из окружающей воды.)

Тем не менее, Палумби считает, что новые открытия открывают двери для стратегий восстановления кораллов, которые ранее не рассматривались. Коллинз уже изучает способы доставки пакетов здоровых симбионтов таким образом, чтобы не требовались генетически идентичные доноры, и при этом чтобы их концентрация была выше, чем у свободно плавающих водорослей.

«Было бы просто потрясающе, если бы это послужило толчком для сотни небольших экспериментов по поиску какого-нибудь остроумного способа заставить всё это произойти», — говорит Палумби о новых открытиях. «Что-нибудь вроде клизмы с коралловыми симбионтами».