Er revkoraller stressede eller bare pessimistiske?

Klimaændringer truer koralrev rundt om i verden. De høje temperaturer forbundet med dette fænomen kan føre til "blegning, "nedbrydningen af ​​symbiosen mellem koraller og algerne, der lever i deres celler. Da koraller får næring af disse fotosyntetisk aktive alg" symbionter, "blegning - såkaldt, fordi koralvævet bliver klart/hvidt, udsætter det hvide skelet nedenunder - resulterer typisk i koraldød.

Mindst en halv milliard mennesker på Jorden stoler direkte på koralrev for deres levebrød. Koralrev leverer et væld af økosystemtjenester, ikke kun til overflod af havdyr, der lever på koralrev, men også til mennesker. For eksempel, rev er planteskoler for utallige kommercielt vigtige fiskearter.

Derfor er vi nødt til aktivt at overvåge sundheden for koralrev rundt om i verden. Jeg er især interesseret i at identificere rev, der er stressfølsomme eller med begrænset modstandsdygtighed. Måske bør sådanne rev prioriteres til bevarelse under den uheldige antagelse, at det ikke længere er muligt at redde alle rev. Så igen, måske skulle vi i stedet fokusere vores indsats på rev med de stærkeste koraller, da disse vil have en bedre chance for at overleve.

Uanset, vi har brug for en måde at afgøre, om et rev er sundt eller sygt.

Reaktionær diagnose

Historisk set vurdering af koralrev har været en tilbagevirkende kraft. Vi spænder vores SCUBA -tanke på, gå til dykning og registrer antallet af koraller, der er døende eller døde. Dette ville svare til at fortælle nogen, der lige havde et hjerteanfald, at de havde forhøjet blodtryk. Ideelt set, vedkommende ville gerne have vidst tidligere, så de kunne have foretaget ændringer i kosten eller andre livsstil for at forhindre hjertestop.

Hvis vi kun diagnosticerer koraldød, de data, der er indhentet under vores undersøgelser, er til ringe nytte for levende koraller. Ville det ikke være bedre, hvis vi kunne opdage fald i korallesundheden før alvorlig, er der tydelige tegn på sygdom som f.eks. blegning? Derefter, vi kunne advare ledere, så de kunne handle for at fremme koralens modstandsdygtighed i lokal skala ved, for eksempel, lukke revet for fiskeri.

Vi ved ikke, hvordan virkelig sunde koraller ser ud

Desværre, vi har ikke en fysiologisk grundlinje for koraller. Al koralrevforskning er blevet foretaget i de sidste 50 til 100 år. Det er godt efter starten på den industrielle revolution, det punkt, hvor vores kollektive menneskelige indflydelse på planeten virkelig sprang i højt gear.

Med andre ord, alle data, vi i øjeblikket besidder, er fra koraller, der allerede sandsynligvis vil blive stresset i mindst en vis grad. Selv de mest geografisk isolerede rev, dem fra Chagos i Det Indiske Ocean, bleges næsten årligt.

Selvom det betyder, at der ikke forbliver uberørte rev på Jorden, det er stadig muligt, at sunde findes derude. Men at vide, hvad der egentlig udgør et sundt rev, er vanskeligt i betragtning af manglen på baseline -data. Hvis vi ikke ved, hvordan vi definerer fænotypen af ​​en sund koral, hvordan kan det forventes, at vi dokumenterer graden af ​​stress eller sandsynligheden for blegning?

Studerer koralsundhed gennem molekylærbiologi

I løbet af de sidste 15 år har Jeg har udviklet en række molekylære diagnostiske procedurer, der er rettet mod at gætte om koralsundhed. For dem, der studerede cellebiologi, du husker måske, at alle cellulære organismer besidder en række proteiner, der beskytter, stabilisere og/eller reparere deres celler under stresshændelser, såsom høj temperatureksponering. Selvom nogle "stressproteiner" til enhver tid kan syntetiseres (også når cellerne er ustressede), størstedelen bør kun produceres af cellerne, når de faktisk er stressede.

Ved den logik, selvom vi mangler baseline data, vi burde være i stand til at udvikle et diagnosesystem for koraller baseret på koncentrationer af stress-indikative gener og proteiner, jeg samlet vil betegne som "molekylære biomarkører." Koraller, trods alt, består af celler med meget lignende genomer som vores (i hvert fald i tilfælde af værterne).

Min idé, derefter, skulle gå til verdens mest "uberørte" (tunge fast implanteret i kinden) økosystemer, prøve koraller, og analysere koncentrationerne af en række gen- og proteinniveau molekylære biomarkører involveret i cellestressresponsen. Dette ville tjene til at generere "nuværende baseline" data for revkoraller, som vi kunne sammenligne fremtidige skift med som følge af klimaændringer og andre menneskelige aktiviteter.

Fra 2013 til 2016 prøver jeg koraller fra de fjerneste områder i Indo-Stillehavet som postdoktor ved Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation (LOF). Som en del af LOF's "Global Reef Expedition" (GRE), små krummer af væv (dvs. "biopsier") blev fjernet fra hver af tusinder af koralkolonier (med fokus på slægten Pocillopora), lige fra Fransk Polynesien Austral Islands til Chagos Archipelago (British Indian Ocean Territory), og hundredvis af steder imellem. Vi fokuserede på rev, der ikke tidligere var blevet undersøgt eller undersøgt, som havde en tendens til at være dem, der var længst væk fra mennesker.

Er koraller i konstant stress?

Efter at have udført en række forskellige molekylære diagnostiske procedurer, Jeg fandt ud af, at hver koral, jeg udtog, syntes at være karakteriseret ved utrolig høje koncentrationer af alle målrettede biomarkører (i både koralværten og endosymbiotiske alger "rum").

Dette var tilfældet i fjerntliggende atoller på Austral- og Cookøerne, samt Fiji, Tonga, Ny Kaledonien, Salomonøerne, Palau og Chagos.

Den enkleste forklaring på iagttagelsen af, at hver koral, jeg udtog, viste de cellulære kendetegn ved et stressrespons, er, at korallerne faktisk var stressede. Imidlertid, nogle har hævdet, at koraller er forskellige og, i modsætning til andre celleorganismer, kan altid være "stresset" for at foregribe miljøændringer.

Dette er sandt i nogle økosystemer, såsom opvækstede koralrev i det sydlige Taiwan, hvor havvandskvaliteten regelmæssigt ændrer sig hurtigt. Når det er sagt, vi fandt få rev, der stødte på sådanne ekstreme miljøer på vores pan-globale forskningsekspedition.

Stresset eller bare 'pessimistisk'?

De fleste stressede celler eller organismer holder op med at vokse og reproducere sig, da så meget energi bliver omdirigeret til at genoprette cellulær ligevægt, også kendt som homeostase. Dette var ikke tilfældet for disse "stressede" koraller, Heller ikke flertallet viste tegn på vævsnekrose eller sygdom. Desuden, selv om nogle fortsatte med at blegne på senere tidspunkter, ikke alle gjorde.

Med andre ord, det faktum, at koraller og indre algceller konstant udnyttede deres stressreaktioner, betød ikke nødvendigvis, at korallens "holobionter" (en sammensmeltning af vært+symbiont) i sidste ende ville gå i opløsning.

Måske mobilisering af reserveenergilagre, såsom fedtstoffer, har tilladt disse koraller at vedvare til dato, på trods af at være stresset. Dette ville i bedste fald være en kortsigtet overlevelsesstrategi, selvom. Måske skiftede de fra at stole på fotosyntese til simpelthen at spise mere plankton, ligesom mange andre havdyr, der mangler algesymbioner.

Eller måske, som nævnt ovenfor, koraller er bare underlige; snarere end den flygtige "kamp eller flugt" reaktion, der anvendes af andre dyr, de forbliver "fysiologisk pessimistiske", forberedt på det værste til enhver tid. Kun returflyvninger til disse steder vil fortælle, om denne opfattelige stressende livsstil tillader kontinuerlig koraloverlevelse i de kommende årtier.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.