Средиземноморский коралл Oculina patagonica выживает благодаря двойному питанию

Исключительная стратегия «двойного питания» лежит в основе устойчивости одного из средиземноморских кораллов к повышению температуры моря, как показало исследование, опубликованное в журнале Nature. Каменистый коралл Oculina patagonica способен питаться как с помощью симбиотических водорослей, так и без них, и теперь ученые выяснили, как эта гибкость работает на генетическом и клеточном уровне.

Впервые обнаруженный в Генуэзском заливе в 1966 году, O. patagonica считался инвазивным видом из Атлантики. Однако недавние исследования показали, что он является коренным обитателем Средиземноморья, незаметно существовавшим в небольших количествах миллионы лет, пока изменившиеся условия не способствовали его распространению. С тех пор коралл быстро освоил большую часть мелководных побережий Средиземного моря, где температура воды колеблется от 10°C зимой до более чем 30°C летом.

«Когда O. patagonica впервые задокументировали в водах Леванта, считалось, что он не выживет из-за слишком высоких летних температур. Но вопреки всем прогнозам, он прижился, и его популяции растут», – объясняет доктор Шани Леви, ведущий автор исследования. Oculina относится к каменистым кораллам – морским животным, которые строят твердые скелеты. Обычно они содержат в своих клетках фотосинтезирующие водоросли, получая от них до 90% энергии для роста и формирования рифов.

Однако Oculina отличается от своих собратьев. Его скелет невелик, а партнерство с водорослями необязательно. Когда температура Средиземного моря превышает 29°C, он изгоняет водоросли из своих клеток-хозяев и теряет коричнево-оранжевый цвет. Такое обесцвечивание было бы фатальным для других кораллов, но Oculina выживает достаточно долго, чтобы осенью, когда вода остынет, снова принять водоросли. Он может обходиться и вовсе без них, обитая в пещерах или на глубине 30–40 метров, куда проникает мало света.

Ученые исследовали устойчивость этого коралла на генетическом, клеточном и эволюционном уровнях. Они секвенировали геном Oculina patagonica и проанализировали десятки тысяч отдельных клеток, чтобы выяснить, какие гены активны при наличии симбионтов, а какие – при их отсутствии. Для сравнения были созданы аналогичные клеточные атласы для двух тропических кораллов, полностью зависимых от водорослей. Выяснилось, что при наличии водорослей клетки Oculina активно используют липиды – жиры, получаемые от симбионтов. Это более стабильный источник энергии, чем сахара, который можно запасать на будущее.

В отсутствие водорослей коралл переключает клеточные программы: он усиливает активность иммуноподобных клеток, которые, вероятно, очищают организм от умирающих симбионтов. Одновременно расширяются железистые и пищеварительные клетки, что позволяет кораллу захватывать и переваривать частицы непосредственно из воды. Такой способ питания называется гетеротрофным. «Oculina устойчив, потому что не зависит строго от продуктов фотосинтеза водорослей, – говорит профессор Арнау Себе-Педрос, старший автор исследования. – Он может выживать, питаясь только гетеротрофно, поедая мелкие органические частицы и планктон».

Сравнив клеточные атласы, исследователи обнаружили, что гены и клетки, которые Oculina использует для гетеротрофного питания, присутствуют и у других, зависимых от водорослей кораллов, но находятся в «спящем» состоянии. Это означает, что способность питаться без симбионтов – не уникальное изобретение Oculina, а древняя черта, унаследованная от общего предка. «Жизненная стратегия Oculina – это устойчивость через диверсификацию. Ему не пришлось изобретать совершенно новый образ жизни с нуля, а скорее стряхнуть пыль со старых инструментов», – отмечает соавтор исследования, доктор Ксавье Грау-Бове.

Исследование показывает, как морские виды адаптируются к изменению климата. Средиземное море, будучи полузамкнутым, испытывает более резкие колебания температуры и солености, чем открытый океан, выступая в роли «естественного стресс-теста». «Организмы, живущие здесь, уже справляются с более экстремальными условиями, поэтому Средиземноморье дает нам своего рода представление о том, как морская жизнь может повести себя в условиях ускоренного изменения климата», – говорит доктор Леви. Несмотря на то, что такие кораллы имеют больше шансов выжить в теплеющих океанах, ученые предостерегают: Oculina не является крупным рифостроителем и вряд ли сможет компенсировать потерю коралловых рифов, которые поддерживают четверть всех морских видов. Лучший способ помочь любой морской экосистеме, по мнению исследователей, – это в первую очередь предотвратить само потепление.