Термофильные водоросли защитили кораллы от обесцвечивания

Ученые разработали новый метод защиты коралловых рифов от изменения климата: они вывели штаммы динофлагеллят Cladocopium goreaui, которые смогут уберечь коралловые рифы от обесцвечивания — опасной болезни, которую вызывает рост температуры воды. Обычно эти водоросли чувствуют себя комфортно при 27 градусах Цельсия, но судя по результатам исследования, опубликованного в журнале Science Advances, их новые штаммы устойчивы и продуктивны даже при 31 градусе Цельсия.

В последние годы в Мировом океане наблюдается массовое вымирание кораллов: в одном только Большом Барьерном рифе численность живых кораллов уменьшилась вдвое из-за летней жары в 2016 и 2017 годах, а в 2018 году за этим последовало сокращение численности коралловых личинок на 89 процентов. Коралловые рифы постепенно приспосабливаются к потеплению, но скорость изменения климата опережает темпы естественной адаптации кораллов.

Большую экологическую проблему представляет обесцвечивание кораллов — болезнь, которая проявляется в виде потери окраски и возникает по причине отмирания эндосимбиотических водорослей семейства семейство Symbiodiniaceae. Эти водоросли обладают слабой физиологической толерантностью и крайне чувствительны к повышению температуры воды. Без них кораллы лишаются 90 процентов питания и энергии, шансов выжить у них практически не остается.

Ученые под руководством Патрика Бюргера (Patrick Buerger) из Университета Мельбурна провели исследование в области экспериментальной эволюции эндосимбиотических водорослей. Для этого в 2010 году они отобрали образцы Cladocopium goreaui (это водоросли-динофлагелляты, живущие в симбиозе с коралловыми полипами) у берегов острова Магнетик в центральной части Большого Барьерного рифа. Далее в лаборатории они создали моноклональную культуру, поддерживаемую при температуре 27 градусов Цельсия, и начали процесс ее модификации.

Схема эксперимента направленной эволюции Cladocopium goreaui, который проводился в лабораторных условиях в течение четырех лет.

В течение четырех лет (а это 120 бесполых поколений) часть водорослей выдерживали в идентичных природным условиях, поддерживая температуру воды на уровне 27 градусов Цельсия. Другую часть подвергали ступенчатому воздействию повышенной температуры, где каждый шаг в один градус Цельсия осуществлялся за один месяц, достигнув в итоге температуры окружающей среды на отметке 31 градус Цельсия, чтобы добиться выживания наиболее термоустойчивых штаммов.

Производство кислорода дикими штаммами Cladocopium goreaui (SS1-SS9) и модифицированными штаммами (WT1, WT2) при температурах 27 и 31 градусов Цельсия.

Дальнейшее сравнение штаммов из дикой культуры с выведенными термофильными штаммами выявило повышенную устойчивость последних к более жарким условиям — фотосинтез у них протекал активнее. Далее авторы исследования поместили модифицированные штаммы в личинки коралловых полипов и подвергали их воздействию температуры 31 градус Цельсия в течение недели. По итогам эксперимента три из десяти штаммов смогли защитить коралл от обесцвечивания. Ученые заявляют, что такие результаты внушают оптимизм и указывают на необходимость дальнейшего развития метода защиты коралловых рифов с помощью модифицированных эндосимбионтов.

Обесцвечивание кораллов началось в 1980-х, однако, недавнее исследование показало, что критический ущерб здоровью кораллов берет начало еще в середине XX века. Причинами этой экологической проблемы в те времена ученые назвали чрезмерный вылов рыбы и попадание сельскохозяйственных удобрений в океан с поверхностными стоками.

Марина Попова

https://nplus1.ru/