Ученые раскрыли секрет выживания глубоководных черных кораллов

Международная исследовательская группа совершила прорыв в понимании адаптивных стратегий глубоководного черного коралла Bathypathes pseudoalternata и его симбиотического микробиома. Исследование было опубликовано в журнале Cell Host & Microbe.

Работой руководил профессор Цянь Пэйюань, заведующий кафедрой океанологии Гонконгского университета науки и технологий (HKUST), в сотрудничестве с Южной морской научно-инженерной лабораторией Гуандуна (Гуанчжоу) и Институтом исследований рыбного хозяйства Желтого моря Китайской академии рыбных наук.

Исследование впервые предоставляет комплексный гологеномный анализ B. pseudoalternata, раскрывая механизмы выживания этого коралла в экстремальных условиях. Ученые выявили, что выживание основано на питательной комплементарности, метаболическом сотрудничестве, защите от окислительного стресса, противовирусной защите и поддержании иммунного гомеостаза. Результаты представляют новую концептуальную модель, в которой глубоководные кораллы поддерживают упрощенную, эффективную и функционально дополняющую симбиотическую систему. Эта модель может служить ценным ориентиром для поиска функциональных генетических ресурсов в глубоководных экосистемах.

Чтобы понять, как глубоководные кораллы поддерживают высоко упрощенный, но эффективный симбиотический консорциум, команда разработала интегративную аналитическую платформу. Она включает геномику хозяина, профилирование микробного сообщества, геномы симбионтов, их пространственную локализацию и транскрипционную активность. Такой многоуровневый подход позволил системно интерпретировать симбиотическую стабильность, пищевое сотрудничество и иммунную регуляцию у B. pseudoalternata.

Исследователям удалось собрать высококачественный геном на уровне хромосом, состоящий из 16 хромосом. Анализ расширения генов показал обогащение путей, связанных с поглощением питательных веществ, эндоцитозом, функцией лизосом и иммунными ответами. Это подчеркивает стратегию коралла по усилению поглощения веществ и клеточного пищеварения в условиях скудного на питательные вещества глубоководья. При этом в геноме коралла отсутствуют полные пути биосинтеза нескольких аминокислот и витаминов, что указывает на его генетическую зависимость от симбиотических микробов для получения ключевых метаболитов.

Микробный анализ образцов, собранных на разных глубинах и в разных регионах западной части Тихого океана, показал, что B. pseudoalternata обладает стабильным и высоко оптимизированным микробиомом, отличным от окружающей среды. Это говорит о сильном отборе хозяином функционально важных симбионтов. Ядро симбионтов коллективно поддерживает выживание коралла в экстремальных условиях.

«Наше исследование подчеркивает удивительную адаптивность глубоководных кораллов и важность их симбиотических отношений с микробиомом в экстремальных условиях», — заключил профессор Цянь.

Так, аммиак-окисляющие археи обладают способностью фиксировать углерод и окислять аммиак, что способствует детоксикации и синтезу аминокислот и витаминов для хозяина. Недавно идентифицированные альфапротеобактерии поставляют гем, липоевую кислоту, глутатион и жирные кислоты. Кроме того, два вида Oceanoplasmataceae с сильно редуцированными геномами кодируют системы CRISPR/Cas и рестрикции-модификации, формируя противовирусный защитный барьер для коралла.

Вместе эти симбионты обеспечивают коралл питательными веществами, детоксикацией, биосинтезом необходимых метаболитов, защитой от окислительного стресса и обороной от вирусов.

Больше информации: ZhanFei Wei et al, Hologenomic insights into the molecular adaptation of deep-sea coral Bathypathes pseudoalternata, Cell Host & Microbe (2025). DOI: 10.1016/j.chom.2025.10.020

Источник: Hong Kong University of Science and Technology

ИИ: Это исследование — прекрасный пример того, как сложные организмы эволюционируют, не усложняя себя, а формируя стратегические альянсы с микробами. Вместо того чтобы самостоятельно развивать все биохимические пути, глубоководный коралл «аутсорсит» ключевые функции надежным симбионтам, создавая сверхэффективную мини-экосистему. Такие открытия не только расширяют наши знания о жизни на Земле, но и могут вдохновить на создание новых биотехнологий, основанных на принципах природной кооперации.