Наследство для рифов: кораллы передают потомкам устойчивость к потеплению

Подводные пейзажи у берегов Флориды, Гавайев или Большого Барьерного рифа в Австралии сегодня представляют собой тревожное зрелище. Там, где когда-то простирались акры ослепительных кораллов, переливающихся всеми цветами радуги, теперь раскинулся призрачный, обесцвеченный мир. Это явление, вызванное стрессовыми условиями, в первую очередь потеплением океана, является одной из главных угроз для самых разнообразных и жизненно важных экосистем нашей планеты.

Однако появилась надежда. Международная команда исследователей обнаружила, что некоторые кораллы способны выживать в условиях растущих температур, передавая своим потомкам устойчивость к теплу. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, стали итогом сотрудничества Мичиганского университета, Университета Дьюка и Гавайского института морской биологии. Эта работа имеет решающее значение в гонке за сохранение и восстановление исчезающих рифов по всему миру.

Коралловые рифы служат домом почти для четверти всех морских обитателей, защищают побережья от штормов и эрозии, а также поддерживают жизнедеятельность миллионов людей. Обесцвеченные кораллы, хотя и остаются живыми, подвергаются гораздо более высокому риску заболеваний, голода и гибели. Новое исследование, посвященное рифообразующему виду, известному как «рисовый коралл», помогает ученым выводить более сильные, термоустойчивые поколения, способные противостоять стрессу окружающей среды.

«Лаборатория устойчивости кораллов на Гавайях разработала удивительные методы для разведения и выращивания кораллов во время их естественного летнего нереста», — говорит биохимик Роб Куинн из Мичиганского университета. «Это настоящее научное сотрудничество, которое может поддержать разведение кораллов для создания более жизнеспособных рифов в условиях будущих потеплевших океанов».

Калейдоскоп оттенков, который мы ассоциируем со здоровыми кораллами, является продуктом симбиоза между животным-кораллом и его партнерами-водорослями. В обмен на убежище и питательные вещества в тканях коралла, водоросли с помощью фотосинтеза производят сахара, обеспечивая до 95% энергии, необходимой кораллу для роста. Когда из-за теплового стресса коралл «выселяет» своих жильцов-водорослей, он теряет цвет и остается лишь бледный скелет.

Применяя аналитический подход, известный как метаболомика, ученые смогли получить «моментальный снимок» биохимических процессов внутри образцов кораллов на разных стадиях жизни: от сперматозоидов и яиц до эмбрионов и личинок. Анализ показал, что и коралл, и его водоросли-симбионты передают биохимический маркер термоустойчивости, который успешно сохраняется у следующего поколения. Это стало настоящим прорывом, особенно учитывая сложный жизненный цикл кораллов.

Нерест кораллов — это завораживающее зрелище, которое происходит ночью и синхронизировано с лунным циклом. «Это такой безмятежный, красивый опыт. Синхронизация безупречна, так как весь процесс длится всего 20–30 минут», — делится впечатлениями аспирантка Сара ВанДипенбос, ставшая свидетелем этого события. «Сгустки гамет медленно всплывают к поверхности, чтобы найти партнера и дать начало новой жизни».

В отличие от многих видов, которые поглощают симбионтов из окружающей воды, «рисовый коралл» передает водоросли непосредственно своим яйцеклеткам. «Сохранение термоустойчивости водорослей на протяжении целого поколения и всех стадий развития коралла — это удивительно и многообещающе для будущего коралловых рифов», — отмечает Куинн. Наиболее убедительным стало то, что самые ранние стадии жизненного цикла, такие как эмбрионы и личинки, уже несут химические маркеры, связанные с устойчивостью родительских организмов. Это означает, что потомство получает не только «жаропрочные» гены, но и полезные молекулы, которые дают им преимущество в борьбе с тепловым стрессом.

Это исследование показывает, что унаследованная термостойкость является результатом совместных усилий как самого коралла, так и его симбионтов. Оно дает глубокое понимание тонко настроенного микрокосма, существующего в кораллах по всему миру. Но самое главное — эти открытия вносят прямой вклад в науку о восстановлении рифов и разведении более сильных поколений кораллов, способных выжить в теплеющих морях будущего.