Biologer identificerer brede koralsygdomsresistenstræk

En ny undersøgelse i Science Advances ledet af forskere ved University of Texas i Arlington giver en ny ramme til at identificere brede koralsygdomsresistensegenskaber og undersøger de grundlæggende processer bag arternes overlevelse.

Analysen af, hvordan syv revbyggende koralarter i Caribien reagerer på hvid pestsygdom, giver indsigt i den proces, der er involveret i læsionsforløbet og arternes dynamik, der fører til forskelle i sygdomsudfald.

Under tilsyn af Laura Mydlarz, professor i biologi, målte samarbejdspartnere fra UTA, Mote Marine Laboratory og University of the Virgin Islands arters immunrespons efter kontrolleret eksponering for hvid pestsygdom, et infektiøst patogen, der er ansvarlig for koraldødelighed. Holdet sporede tre svar:hvordan læsioner udviklede sig på hver art, hvordan genekspression adskilte sig mellem arter og ekspressionsniveautilpasninger, der førte til forskelle i sygdomsrisiko.

I papiret, "Sygdomsresistens i koraller er medieret af distinct adaptive og plastiske genekspressionsprofiler," identificerer forskerne tre konsistente mønstre:

• For det første, i koraller, der udviklede sygdomslæsioner, blev immunitet og cytoskeletarrangementsprocesser beriget og korreleret til læsionsprogression.
• For det andet, om en koral udviklede læsioner blev medieret af, i hvilken grad den kunne reagere på miljømæssige signaler ved at ændre de gener, der opretholder netværket af proteiner og molekyler, der omgiver og understøtter dets celler og væv; ved autofagi, en biologisk proces, der involverer den enzymatiske nedbrydning af en celles cytoplasma; og ved programmeret celledød.
• For det tredje havde resistente arter højere niveauer af intracellulær proteinhandel, og disse processer har en afstamningsspecifik adaptiv basis til sygdomsresistens.

Tilsammen viser disse mønstre, at plasticiteten af ​​gener, der er forbundet med sygdomsresistens, kan være evolutionært begrænset af tilpasningsprocesser på ekspressionsniveau.

"I betragtning af den enorme trussel, som hvid pest sygdom udgør for koralsamfund, er det bydende nødvendigt, at vi forstår de processer, der gør det muligt for nogle arter at overleve bedre end andre," siger Nicholas MacKnight, UTA-alumnus og postdoktor ved University of Miami. "Dette papir tager et dybere kig på nogle koralarter, som ikke er blevet undersøgt så ofte."

Tidligere undersøgelser af koralsygdomme og immunitet har med succes identificeret gener induceret af sygdom, der bidrager til biologiske processer såsom programmeret celledød, autofagi, vedligeholdelse af den ekstracellulære matrix (det førnævnte protein- og molekylenetværk), lipidmetabolisme og proteinhandel. Men at sammenligne immunresponser mellem koralarter, der adskiller sig i sygdomsresistens eller modtagelighed, at forbinde specifikke sygdomsfænotyper med genekspression og bestemme adaptive eller plastiske sygdomsresistens-associerede ekspressionsmønstre er ting, der stadig er undersøgt.

Mydlarz sagde, at denne undersøgelse reagerer på et presserende behov for at forstå forskellene mellem immunrespons på infektion og artsspecifikke resistensmekanismer.

"Selvom vores forståelse af immunitet er steget, mangler vi en tilstrækkelig forståelse af, hvordan immunforsvar og andre cellulære mekanismer varierer mellem arter," sagde Mydlarz.

MacKnight håber, at disse resultater vil spille en rolle i at befæste sårbare rev.

"Vores næste skridt er at svare på, hvordan vi kan konvertere disse resultater til nyttige handlinger," sagde MacKnight. "Ved at forstå, hvilke faktorer der fremmer overlevelse, vil vi give os mulighed for at forudsige tab af biodiversitet i fremtiden. Med disse oplysninger kunne forskerne fokusere deres opmærksomhed på at bevare modstandsdygtige arter, der kan styrke koralrev under trussel." + Udforsk yderligere

Genetisk immunrespons hos Florida-koraller mod hurtigt spredte sygdomme