Ученые раскрыли механизм прикрепления кораллов к рифам

Срез кораллового полипа. Автор: Бретт Уильямс

Исследователи из Квинслендского технологического университета (QUT) обнаружили ключевые биологические процессы, которые позволяют кораллам прикрепляться к рифам. Это открытие может значительно улучшить усилия по восстановлению коралловых рифов во всем мире.

Исследование, опубликованное в Royal Society Open Science под руководством доктора Бретта Льюиса из Школы наук о Земле и атмосфере QUT, изучало, как фрагменты кораллов трех видов — Montipora mollis, Pocillopora verrucosa и Acropora millepora — развивают самоподдерживающееся прикрепление к поверхностям рифов.

«Коралловые рифы по всему миру деградируют, и их восстановление часто зависит от повторного прикрепления и роста сломанных фрагментов, но этот процесс не так прост, как кажется», — сказал доктор Льюис. «Даже после десятилетий исследований кораллов мы до сих пор не до конца понимаем, как фрагменты прикрепляются или как сделать усилия по восстановлению более эффективными».

Используя передовую микроскопию, исследователи выявили трехэтапный процесс прикрепления коралловых фрагментов к поверхности рифа.

«Сначала они реагируют на контакт тканью через иммунный ответ и преобразование своих тканей — почти как если бы вы вывернули себя наизнанку», — объяснил доктор Льюис. «Затем они закрепляются с помощью этой новой мягкой ткани. Наконец, они строят скелет — обычно внутри коралла — на рифе, используя специализированный отросток, который может расползаться по субстрату рифа, используя свои клетки для роста скелета и стерилизации любых патогенов или других организмов, которые попадаются на его пути».

Доктор Бретт Льюис. Автор: QUT

Эти фазы наблюдались с помощью серии высокоразрешающих изображений, что дало беспрецедентное представление о биологии кораллов.

Доктор Льюис отметил, что природа отростка играет критическую роль в восстановлении кораллов, поскольку он определяет, насколько хорошо и как быстро коралловые фрагменты могут стать самоподдерживающимися.

«Наши результаты показывают, что, хотя общий процесс прикрепления сохраняется у разных видов кораллов, существуют явные биологические различия, которые влияют на то, насколько быстро и эффективно кораллы закрепляются на рифе», — сказал он.

У Montipora mollis отросток был больше и сложнее, что приводило к более быстрому и прочному прикреплению. Однако у Pocillopora verrucosa отросток был тоньше и медленнее развивался, что могло объяснить более слабое первоначальное прикрепление.

«Мы также обнаружили, что крошечные нитевидные структуры, называемые мезентериальными нитями, играют более важную роль и более разнообразны, чем мы думали ранее», — добавил доктор Льюис. «Являясь частью внутренней анатомии коралла, они помогают фрагментам подготовиться к прикреплению, переваривая свои собственные ткани, которые больше не нужны — поедая себя. Это говорит о том, что они важны не только для прикрепления, но и для помощи кораллам в восстановлении и поддержании устойчивости при повреждении тканей или стрессе».

Доктор Льюис сказал, что эта работа поможет вывести восстановление кораллов на новый уровень, выходящий за рамки универсального подхода. Понимание процессов прикрепления и их клеточных и скелетных различий между видами позволит лучше выбирать кораллы для восстановления и прогнозировать, какие из них будут процветать в конкретных условиях и быстрее расти.

Коралловые рифы являются одними из самых биологически разнообразных экосистем на Земле, обеспечивая среду обитания для примерно 25% всех морских видов. Однако они особенно уязвимы к изменению климата — повышение температуры воды всего на 1°C может вызвать обесцвечивание кораллов, которое в 2016-2017 годах затронуло до 50% кораллов Большого Барьерного рифа.