Håb for korallers genopretning kan afhænge af godt forældreskab

Skæbnen for verdens koralrev kan afhænge af, hvor godt havdyrene ruster deres afkom til at klare den globale opvarmning.

Omkring halvdelen af ​​verdens koraller er gået tabt på grund af opvarmning af havene, der gør deres verden fjendtlig. I stedet for levende og blomstret, koralblegemiddel bleg, når temperaturen stiger. Dette sker, fordi det ejendommelige dyr lever sammen med alger, som udstøder under stress. Når det sker, koraller mister deres farve og en livspartner, der opretholder dem, så de sulter.

Endnu, håb opstår i akvarier på USC campus nær downtown Los Angeles og på Australian Institute of Marine Science. der, biologer studerer korallers usædvanlige evne til at blande deres såkaldte symbionter - algekolonierne inde i deres celler - som en mestringsmekanisme for potentielt at opnå en fordel i et foranderligt miljø. For første gang, forskerne har vist, at voksne koraller kan overføre denne evne til at blande deres symbionter til deres afkom. Det er en proces, der sker ud over traditionel DNA-overførsel, og det er aldrig set før, indtil videnskabsmænd begyndte at forske i fangenskab avl i laboratorier på begge sider af Stillehavet.

"Det, vi finder ud af, er, at koraller kan passere deres blandede komplement af algepartnere, eller symbionter, til deres afkom for at give en potentiel overlevelsesfordel, og det er en ny opdagelse, " sagde Carly Kenkel, en assisterende professor i biologi ved USC Dornsife College of Letters, Kunst og videnskab. "Vi bekymrer os om dette, fordi koralrev gør så meget for os. Et rev giver bølgebryder til storme, fiskeprotein, mennesker har brug for, og biodiversitet, vi elsker og finder smuk."

Resultaterne fremgår af et forskningspapir offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter .

Forskere har længe vidst, at koraller og alger lever i gensidig harmoni. De to væsner lever som én:et blødt polypdyr, der ligner en søanemone eller vandmand og en alge, der lever i dens celler. Dyret giver algesikkerhed og stoffer til fotosyntese; algerne producerer ilt, hjælpe med at fjerne affald og forsyne korallerne med energi. Koraller bruger energien til at lave calciumcarbonat, den stive arkitektur, der bygger rev, mens algerne bidrager til væsnernes juvel-tone nuancer, der gør koraller spektakulære.

De lever mindeligt sammen, indtil miljøstress forstyrrer partnerskabet. Når dette sker, nogle koraller bukker under, mens andre er i stand til at blande deres symbionter, at favorisere nogle alger frem for andre afhængigt af vandforholdene, konkurrence eller tilgængelige næringsstoffer." Det er en rodet skilsmisse, " sagde Kenkel.

Men i dette brud, børnene kunne have gavn af det. Kenkel ønskede at forstå, om forældrekoraller kunne passere langs de omstillede symbionter til sine afkom. Det er et vanskeligt forslag, fordi algerne eksisterer uafhængigt af cellekernen og derfor ikke er en del af den nukleare DNA-overførsel, forælder til afkom, under reproduktion.

Hendes nysgerrighed førte hende til Great Barrier Reef og Orpheus Island, ud for det nordøstlige Australien, hvor hun sluttede sig til forskere fra James Cook University og Australian Institute of Marine Science. Forskerholdet fokuserede på en bestemt koral, Montipora digitata, som er fælles for det vestlige Stillehav og store skår af Great Barrier Reef.

Forskerne fokuserede på to på hinanden følgende gydesæsoner:den ene under normale forhold i 2015 og den anden under den globale massekoralblegning i 2016. Ved hjælp af DNA-sekventering, forskerne screenede, hvilke koraller der viste potentiale til at blande deres symbionter, og om ændringen blev afspejlet i gameter. De fandt ud af, at antallet og typerne af algeceller varierede betydeligt fra år til år, som målt i celletætheder og fotosynteseoutput. Det er et fund i overensstemmelse med anden forskning.

Montipora digitata koraller kan pakke alger i deres æg, når de formerer sig. Når man ser på æggene mellem de to år, de opdagede, at omlejringer af algesamfundene hos de voksne også afspejledes i korallernes æg, hvilket indikerer, at de kunne videregives til afkom fra forældrene.

"Så vidt vi ved, dette er det første bevis på, at blandede Symbiodiniaceae (symbiont) samfund ... kan arves af afkom og understøtter hypotesen om, at blanding i mikrobielle samfund kan tjene som en mekanisme for hurtig koraltilvænning til skiftende miljøforhold, " sagde undersøgelsen.

Processen ligner måske, hvordan mitokondrielt DNA fungerer hos mennesker. I den analog, mitokondrierne – en energiproducerende enhed inde i cellen, men uden for kernen – deler genetisk materiale med afkom via moderens æg. Imidlertid, forskerne har ikke identificeret mekanismen for overførsel i koraller; de planlægger at besvare det mysterium i den næste undersøgelse.

Resultaterne viser, at koraller kan være mere tilpasningsdygtige end antaget, men er det nok?

Koraller står over for en enorm udfordring, da havets opvarmning er stigende. Ifølge en FN-rapport, verdens koralrev er i epicentret for klimaændringer og tab af arter. Hvis verden opvarmer yderligere 0,9 grader Fahrenheit, hvilket er sandsynligt, koralrevene vil sandsynligvis falde med 70% til 90%. En gevinst på 1,8 grader, rapporten siger, betyder, at 99% af verdens koraller vil være i problemer.

I nogle regioner, truslen mod koraller er allerede alvorlig. For eksempel, så meget som 80 % af koraller fra det Caribiske Hav er gået tabt i de sidste tre årtier, ifølge Smithsonian Institution.

"Koraller har flere mekanismer, end vi troede, til at håndtere klimaændringer, men de kæmper med et lille sværd mod en fjende, der er som en tank, " sagde Kenkel. "Deres tilpasningsevne er måske ikke nok. De har brug for tid, så de kan tilpasse sig."