Forskere kaster nyt lys over virusens rolle i koralblegning

Forskere ved Oregon State University har vist, at virusinfektion er involveret i koralblegning - nedbrydningen af ​​det symbiotiske forhold mellem koraller og de alger, de er afhængige af for energi.

Finansieret af National Science Foundation, forskningen er vigtig, fordi forståelsen af ​​faktorerne bag korals sundhed er afgørende for bestræbelserne på at redde jordens bekæmpede rev – alene mellem 2014 og 2017, mere end 75 % oplevede varmestress på blegeniveau, og 30 % led af stress på dødelighedsniveau.

Planetens største og mest betydningsfulde strukturer af biologisk oprindelse, koralrev findes i mindre end 1 % af havet, men er hjemsted for næsten en fjerdedel af alle kendte marine arter. Rev hjælper også med at regulere havets kuldioxidniveauer og er et vigtigt jagtområde, som videnskabsmænd bruger i deres søgen efter ny medicin.

Siden deres første optræden for 425 millioner år siden, koraller har forgrenet sig til mere end 1, 500 arter. En kompleks sammensætning af dinoflagellater – inklusive algesymbionten – svampe, bakterie, archaea og vira udgør koralmikrobiomet, og ændringer i mikrobiomsammensætning er forbundet med ændringer i korallers sundhed.

De alger, som korallerne har brug for, kan stresses ved at opvarme oceanerne til punktet af dysbiose - et sammenbrud af vært-symbiont-partnerskabet.

For bedre at forstå, hvordan vira bidrager til at gøre koraller sunde eller usunde, Oregon State Ph.D. kandidat Adriana Messyasz og mikrobiologiforsker Rebecca Vega Thurber fra OSU College of Science ledede et projekt, der sammenlignede de virale metagenomer af koralkolonipar under en mindre blegningsbegivenhed i 2016 i Mo'orea, Fransk Polynesien.

Også kendt som miljøgenomik, metagenomics refererer til at studere genetisk materiale genvundet direkte fra miljøprøver, i dette tilfælde prøver taget fra et koralrev.

Til denne undersøgelse, videnskabsmænd indsamlede blegede og ikke-blegede par koraller for at afgøre, om blandingerne af vira på dem var ens eller forskellige. De blegede og ikke-blegede koraller delte næsten identiske miljøforhold.

"Efter at have analyseret de virale metagenomer af hvert par, vi fandt ud af, at blegede koraller havde en højere overflod af eukaryote virale sekvenser, og ikke-blegede koraller havde en større overflod af bakteriofagsekvenser, " sagde Messyasz. "Dette gav os det første kvantitative bevis på et skift i virale samlinger mellem koralblegningstilstande."

Bakteriofagvirus inficerer og replikerer i bakterier. Eukaryote vira inficerer ikke-bakterielle organismer som dyr.

Ud over at have en større tilstedeværelse af eukaryote vira generelt, blegede koraller viste en overflod af, hvad der kaldes kæmpe vira. Kendt videnskabeligt som nukleocytoplasmatiske store DNA-vira, eller NCLDV, de er komplekse, dobbeltstrengede DNA-vira, der kan være parasitære for organismer lige fra encellede til store dyr, inklusive mennesker.

"Kæmpe vira har været impliceret i koralblegning, " sagde Messyasz. "Vi var i stand til at generere det første udkast til genom af en kæmpe virus, der kan være en faktor i blegning."

Forskerne brugte et elektronmikroskop til at identificere flere virale partikeltyper, alle minder om mellemstore til store NCLDV, hun sagde.

"Baseret på hvad vi så under mikroskopet og vores taksonomiske annotationer af virale metagenomsekvenser, vi tror, ​​at udkastet til genom repræsenterer en roman, fylogenetisk distinkt medlem af NCLDV'erne, " sagde Messyasz. "Dens nærmeste sekventerede slægtning er en marin flagellat-associeret virus."

Den nye NCLDV er også til stede i tilsyneladende sunde koraller, men i langt mindre overflod, tyder på, at det spiller en rolle i begyndelsen af ​​blegning og/eller dens sværhedsgrad, tilføjede hun.