Микробы в морской воде помогут выявлять болезни кораллов

На этом коралле вида Colpophyllia natans видны последствия болезни потери тканей каменистых кораллов (SCTLD). Коричневые участки здоровы, белые — недавно погибли от болезни, а светло-жёлтые — мертвы и заселены эндолитическими водорослями. Автор: Эми Эпприлл/WHOI.

Исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) совместно с Университетом Виргинских островов обнаружили, что микроорганизмы в морской воде, окружающей кораллы, служат мощным индикатором их заболеваний. Это открытие может изменить методы мониторинга здоровья рифов по всему миру.

Коралловые рифы поддерживают существование более 25% морской жизни и являются основой для жизни примерно миллиарда человек. Однако прогнозирование болезней кораллов остаётся сложной задачей, так как диагностика обычно основана на визуальном осмотре дайверами уже после того, как болезнь развилась. Новое исследование, опубликованное в журнале Cell Reports Sustainability, показывает, что изменения в микробиоме морской воды рядом с кораллами могут выявить наличие болезни чётче, чем микробы, живущие в самих тканях коралла.

Это исследование показывает, что океанская вода, окружающая коралл, может многое нам рассказать, в том числе и о том, болен ли этот коралл. Выявив сильный сигнал болезни в окружающей воде, а не в тканях коралла, мы закладываем основу для диагностического инструмента, который будет одновременно эффективным и неинвазивным.

Команда учёных наблюдала за одними и теми же колониями кораллов Colpophyllia natans в течение четырёх лет на рифах возле острова Сент-Джон (Американские Виргинские острова). Наблюдения начались до появления болезни потери тканей каменистых кораллов (SCTLD), что позволило получить исходные данные для отслеживания заболевания до, во время и после вспышки. В период с 2020 по 2024 год исследователи неоднократно брали пробы как тканей коралла, так и воды непосредственно вокруг каждой колонии.

Этот коралл в заливе Фиш-Бей (Сент-Джон) демонстрирует быстрое прогрессирование болезни SCTLD. В июле 2020 года он выглядел тёмно-коричневым и здоровым, но к январю 2021 года на нём появились явные признаки болезни. К маю 2021 года вся колония погибла. Автор: Сонора Мейлинг, Университет Виргинских островов.

С помощью генетического секвенирования исследователи обнаружили, что микробы внутри тканей коралла сильно варьировались, даже когда кораллы выглядели здоровыми. В то же время микробы в окружающей воде оставались стабильными возле здоровых кораллов, но резко менялись, когда кораллы заболевали во время вспышки SCTLD.

Эти микробы в морской воде, по-видимому, реагируют на вещества, выделяемые больными кораллами. Этот эффект был наиболее сильным в разгар вспышки, когда болезнь была наиболее распространена на рифе.

SCTLD — одно из самых разрушительных заболеваний кораллов, которое за последнее десятилетие распространилось по большей части Карибского бассейна. Хотя лечение антибиотиками может замедлить или остановить прогрессирование болезни на отдельных кораллах, точный возбудитель остаётся неизвестным.

Наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что микробиомы морской воды можно использовать для диагностики болезней кораллов и, возможно, других нарушений на рифах. Если объединить этот подход с автоматическим отбором проб и быстрым генетическим обнаружением, он может стать основой системы раннего предупреждения, которая позволит управляющим рифами реагировать до того, как болезнь нанесёт необратимый ущерб.

Забор морской воды рядом с кораллом в Университете Виргинских островов. Исследование показало, что микроорганизмы в воде возле кораллов дают больше информации о состоянии болезни, чем микробы в самом коралле. Автор: Эми Эпприлл, WHOI.

Для управляющих рифами в Карибском регионе раннее обнаружение может стать прорывом.

Мы наблюдали серьёзные потери рифообразующих кораллов из-за болезни SCTLD, что имело значительные экономические и экологические последствия. Разработка диагностических инструментов на основе этой работы может помочь нам реагировать быстрее и более стратегически, чтобы защитить то, что осталось.

Продемонстрировав, что вода вокруг рифа несёт измеримый сигнал болезни, исследование открывает новые пути для масштабируемого и неразрушающего мониторинга рифов. Это насущная необходимость, поскольку коралловые рифы сталкиваются с растущим давлением из-за потепления океанов, загрязнения и новых заболеваний. Инструменты, позволяющие учёным прогнозировать здоровье рифов, а не просто документировать их гибель, становятся критически важными.

Эта работа подчёркивает приверженность WHOI продвижению инновационных, практических решений для здоровья океана. Понимание невидимого микробного мира вокруг кораллов может стать ключом к сохранению рифов для будущих поколений.