Genetik kan hjælpe med at beskytte koralrev mod global opvarmning

Koralrev dør med en alarmerende hastighed, da vandtemperaturerne stiger på verdensplan som følge af den globale opvarmning, forurening og menneskelige aktiviteter. I de sidste tre årtier, halvdelen af ​​Australiens Great Barrier Reef har mistet sit koraldæksel.

En ny undersøgelse fra Columbia University giver flere beviser for, at genetisk sekvensering kan afsløre evolutionære forskelle i koraller, der bygger rev, og som en dag kan hjælpe videnskabsmænd med at identificere, hvilke stammer der kan tilpasse sig varmere have.

Fundene, udgivet i Videnskab 17. juli, give et vindue til de genetiske processer, der gør det muligt for nogle koraller at modstå dramatiske klimaændringer, der kunne supplere eller forbedre den nuværende bevarelsesindsats.

"Vi er nødt til at bruge så mange værktøjer som muligt for at gribe ind, ellers vil vi fortsætte med at se koralrev forsvinde, " sagde Zachary Fuller, en postdoc-forsker i biologi ved Columbia og førsteforfatter på undersøgelsen. "Brug af genomik kan hjælpe med at identificere, hvilke koraller der har kapacitet til at leve ved højere temperaturer og afsløre genetiske varianter forbundet med klimaresiliens."

Koralrev, findes over hele verden i tropiske oceaner, er et af de mest forskelligartede og værdifulde økosystemer på Jorden. De er faktisk levende dyrekolonier og vigtige af mange grunde. Rev giver et levested for en lang række marine arter; beskytte kystlinjer mod storme, oversvømmelser og erosion; og hjælpe med at opretholde fiskeri- og turistindustrien.

I slutningen af ​​1990'erne, rev i hele verden oplevede deres første bølge af masseblegning, som opstår, når høje vandtemperaturer ødelægger det symbiotiske forhold til en kolonis farverige alger, får korallerne til at blive hvide. Tabet sulter dem effektivt, da koraller er afhængige af de fotosyntetiske alger, der lever i deres væv for næringsstoffer. Rev kan komme sig efter blegning, men længere perioder med miljøstress kan i sidste ende dræbe dem.

Columbia-forskningen forudsiger, til en vis grad, hvilke koraller sandsynligvis vil modstå usædvanligt høje temperaturer og modstå blegningsbegivenheder.

"Genomics giver os mulighed for at undersøge de genetiske forskelle, der kan påvirke overlevelse og blegningstolerance, hjælper os med at finde ud af, hvordan vi kan støtte korallers sundhed, " sagde Molly Przeworski, professor ved Institut for Biologiske Videnskaber og Systembiologi ved Columbia og senior studieforfatter.

For at indsamle deres genetiske data, fyldigere, Przeworski og deres samarbejdspartnere fra Australian Institute of Marine Science analyserede 237 prøver indsamlet 12 steder langs Great Barrier Reef, genererer den højeste kvalitetssekvens af alle koraller til dato. Sekvenseringen gjorde det muligt for forskerne at se på tværs af genomet efter signaturer, hvor tilpasning fandt sted, og at finde genetisk distinkte variationer forbundet med blegningstolerance.

"Det, vi opdagede, er, at intet enkelt gen var ansvarligt for forskelle i en korals reaktion på blegning, men i stedet påvirker mange genetiske varianter egenskaben, " sagde Fuller. "På egen hånd, hver har en meget lille effekt, men når de tages sammen kan vi bruge alle disse varianter til at forudsige, hvilke koraller der kan overleve i de varmere hav."

Fuller og Przeworski sagde, at resultaterne tilbyder en vej for koralbiologer til yderligere at søge efter stammer, der bedre kan klare havopvarmningen og muliggør lignende tilgange, som kan bruges i andre arter, der er mest udsat for klimaændringer.

"Den bedste chance, vi har for at redde det, der er tilbage af jordens koralrev, er at afbøde virkningerne af klimaændringer ved hurtigt at reducere drivhusgasemissioner, " sagde Fuller. "I mellemtiden, genetiske tilgange kan måske købe os tid."