Hvordan klimaændringer svækker korallers immunsystem

Hvis denne vinter oplever, at du er stresset og kæmper mod en bihulebetændelse, så ved du noget om, hvad koraller vil tåle i lyset af klimaforandringerne.

De har ikke bihuler, men disse farverige vanddyr laver faktisk slim - "koralsnot" er en ting - og balancen mellem forskellige bakteriearter, der lever i deres slim, er meget vigtig, fordi det fungerer som et ad hoc immunsystem, holde korallen sund ved at holde uvenlige bakterier på afstand.

I en undersøgelse, der vises i tidsskriftet PLOS ET , forskere ved Ohio State University og deres kolleger har demonstreret, hvordan to separate effekter af klimaændringer kombineres for at destabilisere forskellige populationer af koralmikrober - dvs. ubalance i det naturlige koral-"mikrobiom" - hvilket åbner døren for dårlige bakterier til at overbefolke korallers slim og deres kroppe som helhed.

"Ligesom vi har brug for gode bakterier for at være sunde, det samme gør koraller, " sagde Andréa Grottoli, Professor i geovidenskab ved Ohio State. "Koraller har ikke immunsystem som mennesker har, men mikroberne, der lever i og på deres kroppe, kan give immunlignende funktion. Når det falder fra hinanden, de kan blive syge."

Målet med undersøgelsen, hun sagde, skulle hjælpe med at vejlede bevaringsindsatsen forud for den forventede stigning i havets temperatur og surhedsgrad ved udgangen af ​​dette århundrede, som forudsagt af Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

"Hvis vi ønsker at træffe gode beslutninger om, hvilke koralpopulationer der er mere modstandsdygtige, og hvilke der har brug for mere hjælp, denne undersøgelse tyder på, at vi er nødt til at tage deres tilknyttede mikrobielle samfund i betragtning, "tilføjede hun.

Der er stadig mange spørgsmål om, hvordan korallimmunitet virker. Forskere samler stadig den komplekse rolle, som mikrober i og på menneskekroppe spiller for menneskelig immunitet, og hvordan disse mikrober reagerer på stress. Men denne undersøgelse er den første til at undersøge, hvordan koralmikrobiomet og fysiologien reagerer på samtidige belastninger af temperatur og forsuring.

Grottolis hold testede to arter af koraller, der er ekstremt almindelige rundt om i verden, Acropora millepora, eller staghorn koral, og Turbinaria reniformis, eller gul rullekoral. Staghorn koral er en forgrenet koral, mens gul rullekoral er en bølget koral, der ligner kål- eller salatblade.

Nogle af farverne på begge arter kommer fra symbiotiske alger, der lever inde i koraldyrets celler. Mange forskere har undersøgt, hvordan stress får koraller til at uddrive deres alger og blive hvide, et fænomen kaldet blegning. I de seneste år, mikrober er dukket op som en tredje bestanddel af koraløkologi.

"Det, vi tænker på som koraller, er virkelig dyreværten, symbiotiske alger og symbiotiske mikrober, der alle lever sammen. Vi tænker ikke længere på koraller som en symbiose mellem to organismer, men en symbiose mellem tre organismer, hvad vi kalder en holobiont, " forklarede Grottoli.

Gul rullekoral er meget mere hårdfør end staghorn-koral, når det kommer til at bevare sine alger – dvs. ikke blegning - i lyset af stigende temperaturer. Men forskere havde mistanke om, at den gule rullekoral også ville have kanten, når det kom til mikrober, fordi den laver mere slim, og de fleste mikrober i koralmikrobiomet lever i slimet, der siver over ydersiden af ​​deres kroppe.

Grottoli understregede, at koralslim ikke er et tegn på sygdom. Sunde koraller producerer slim ligesom raske mennesker gør. "Det er ikke sådan, at de udvikler en løbende næse, slimet løber bare ud af deres væv og beskytter koraloverfladen, " sagde Grottoli. "Koraller er fantastiske."

For at teste modstandsdygtigheden af ​​deres respektive mikrobiomer, forskere udsatte begge arter af koraller for en temperaturstigning fra 26,5 grader Celsius (næsten 80 grader Fahrenheit) til 29 grader Celsius (lidt over 84 grader Fahrenheit) over 24 dage. I det tidsrum, de øgede også gradvist surhedsgraden i vandet, indtil det var omkring 80 procent mere surt. Dette er nogle af de ændringer i verdenshavene, som IPCC har forudsagt vil ske inden for dette århundrede, afhængig af forskellige klimaændringsscenarier.

Under stress, den gule rullekoral bevarede et stabilt mikrobiom. Men staghorn-korallen var ikke så heldig - den oplevede et fald i mikrobiel diversitet og stigninger i populationer af Sphingomonas- og Pseudomonas-bakterier, som begge er velkendte menneskelige patogener.

"Vi har i et stykke tid kendt nogle af detaljerne om, hvordan høje temperaturer skader nogle symbiotiske alger inde i korallen, men hvordan flere stressfaktorer påvirker alle tre komponenter i holobionten, og hvordan sådanne effekter kan interagere på tværs af disse spillere, er et stort spørgsmål for feltet, " sagde medforfatter Mark Warner, associeret direktør for Marine Bioscience Program ved University of Delaware.

Den mere temperaturfølsomme staghorn-koral havde et svagere mikrobiom, bleget som reaktion på stress, og viste tegn på generel helbredsnedgang. Omvendt den temperaturhårdføre gule rullekoral havde det stærkeste mikrobiom, blegede ikke og havde det bedste helbred generelt, hvilket tyder på, at der er noget om forholdet mellem dets dyr, alger og mikrobekomponenter gør den særlig modstandsdygtig.