Ученые выяснили, как водоросли колонизировали кораллы, дав толчок росту мировых рифов
Коралловые рифы появились благодаря тесному союзу кораллов с микроскопическими водорослями, которые живут внутри их клеток. Водоросли обеспечивают кораллы питательными веществами, образующимися в процессе фотосинтеза, что позволяет рифам разрастаться и поддерживать богатое морское биоразнообразие. Однако из-за повышения температуры океанов этот симбиоз все чаще нарушается: водоросли покидают кораллы, вызывая их обесцвечивание и массовую гибель рифов.
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли выяснили, каким образом водоросли способны существовать внутри клеток кораллов. По мнению исследователей, это открытие поможет лучше понять причины обесцвечивания рифов и в будущем найти способы сохранить или восстановить их. Для проведения исследований команда создала современный коралловый питомник, позволяющий получать потомство кораллов не один раз в год, как происходит в природе, а несколько раз в течение года. Это значительно расширило возможности для генетических экспериментов.
Используя генетически модифицированных кораллов и актиний, ученые пришли к выводу, что водоросли живут не в специальных структурах, как считалось ранее, а внутри лизосом – клеточных органелл, которые обычно переваривают пищу и уничтожают чужеродные организмы. Исследователи предполагают, что водоросли научились избегать переваривания и превратили эти структуры в безопасную среду для жизни. Находясь внутри клетки хозяина, водоросли получают необходимый им углерод, а взамен передают кораллам продукты фотосинтеза, прежде всего глюкозу. По словам ученых, такой механизм напоминает своеобразный "захват" клеточных структур: водоросли используют их в своих интересах, одновременно принося пользу кораллам.
Исследователи обнаружили около 200 белков, связанных с мембраной симбиосомы. Особое внимание привлек белок, транспортирующий бикарбонат, который затем превращается в углекислый газ и используется водорослями для фотосинтеза. Эксперименты с использованием технологии CRISPR показали, что отключение гена этого транспортера нарушает симбиоз, подтверждая его ключевую роль.
Сейчас ученые изучают функции других белков, чтобы понять, каким образом тепловой стресс разрушает взаимодействие между кораллами и водорослями. Они также исследуют механизмы обмена сигналами между обоими организмами.
