Как подкисление влияет на гены кораллов

Международная группа ученых провела первый в мире анализ влияния закисления океана на каждый ген в геноме кораллов, проливая новый свет на вероятную судьбу кораллов в условиях изменения климата.

Это грандиозное исследование, включающее более 250 миллионов “чтений” генетического материала и их подробную интерпретацию, было проведено исследователями из Австралии, Франции, Нидерландов и Южной Кореи с использованием новых мощных инструментов генетического анализа.

В последние годы во всем мире отмечается снижение кальцификации кораллов, что совпадает с постоянным ростом выбросов углерода в атмосферу в результате деятельности человека.

“Каждый раз, когда мы выбрасываем CO2, океаны незаметно становятся более кислыми, и предыдущие исследования показали, что это оказывает вредное воздействие на кораллы, планктон и другие морские организмы, которые формируют свой скелет из кальция и карбоната”, – объясняет профессор Дэвид Миллер из Центра передового опыта ARC по изучению коралловых рифов (CoECRS) и Университета Джеймса Кука в Австралии.

“Это имеет большие последствия для всей пищевой сети в океанах и жизни на Земле в целом”, – сказал он.

“Мы знали, что более кислый океан вреден для кораллов, но не знали, как именно он влияет на них. Нашей целью было вернуться к основам и изучить влияние на каждый ген в геноме молодого коралла и его работу. Это важный первый шаг в получении точного представления о влиянии повышенного содержания CO2 в атмосфере на коралловые рифы и океанические формы жизни”.

Ученые проекта д-р Аурели Мойя из CoECRS и Океанографической лаборатории Франции и Лотте Хуисман из CoECRS и Амстердамского университета руководили экспериментальной работой, которая включала выращивание личинок кораллов до того момента, когда они поселятся на рифе, помещение их в аквариумы и последующее воздействие на них пузырьков воздуха с уровнем CO2 750-1000 частей на миллион. По прогнозам, именно таким будет содержание СО2 в атмосфере планеты к концу этого века, если человечество не сможет сократить выбросы углекислого газа.

Но действительно важная часть эксперимента наступила, когда команда проанализировала изменения в сигнализации каждого из 20 000 с лишним генов коралла.

“Это первый случай, когда кто-то одновременно проанализировал экспрессию каждого гена в геноме коралла. Еще пару лет назад это было бы невозможно, но сейчас произошел огромный технологический прогресс”, – объясняет профессор Миллер.

“Нам также очень повезло, что мы смогли привлечь к анализу данных доктора Сильвена Форе, блестящего молодого биоинформатика”.

Ответы, которые получили ученые, были одновременно удивительными и тревожными.

“К нашему удивлению, мы обнаружили, что повышение кислотности практически не влияет на производство белков ионного транспорта, которые отвечают за циркуляцию и отложение карбоната кальция в клетках коралла для формирования его скелета”, – сказал профессор Миллер. В условиях высокого содержания CO2 они, похоже, практически не пострадали”.

“Но не менее удивительными были значительные изменения, которые мы наблюдали в экспрессии коралловых генов, участвующих в создании каркаса, необходимого для формирования скелета: некоторые из них были увеличены, а некоторые уменьшены.

“В целом это означает, что более кислый океан нарушает процесс формирования скелета у молодых кораллов тревожными, но очень сложными способами”, – сказал он.

Команда провела свое исследование, используя молодые кораллы Acropora millepora (staghorn) на стадии, когда они только поселились на рифе, поскольку способность формировать крепкий, здоровый скелет имеет решающее значение на ранних стадиях жизни коралла.

СПРАВА: Личиночные сиблинговые полипы оленьего коралла (Acropora millepora) через три дня после поселения. Credit: Mikhail Matz, Joerg Wiedenmann

“В научной литературе было много противоречивых сообщений о положительном и отрицательном влиянии закисления океана на кораллы – и наше исследование показывает, почему. Формирование кораллового скелета – очень сложный процесс, и важно решать эту проблему шаг за шагом и задавать простые вопросы”, – говорит профессор Миллер.

“С точки зрения объема данных, это масштабные эксперименты, анализ которых займет много времени.

“Но если они дадут нам более четкое понимание влияния более кислотного океана на кораллы, это также даст нам гораздо лучшее понимание того, как лучше защитить наши коралловые рифы в мире, где огромные изменения происходят с огромной скоростью”, – сказал он.

Исследователи планируют провести аналогичный полногеномный анализ влияния на кораллы более высоких температур океана, ожидаемых при глобальном потеплении к концу века.

В статье “Whole Transcriptome Analysis of the Coral Acropora millepora Reveals Complex Responses to CO2-driven Acidification during the Initiation of Calcification”, авторами которой являются A. Moya, L. Huisman, E.E. Ball, D.C. Hayward5, L.C. Grasso, C.M. Chua, H.N.Woo, J.-P. Gattuso, S. Foret и D.J. Miller опубликована в последнем онлайновом издании журнала Molecular Ecology.

Дополнительная информация:

Профессор Дэвид Миллер, CoECRS и JCU, +61 (0)7 4781 4473 или +61 (0)419 671 768

Доктор Аурели Мойя, CoECRS и Laboratoire d’Oceanographie de Villefranche, +33 4 9376 38 33, моб +33 6 13 50 86 37

Лотте Хуисман, CoECRS и Университет Амстердама, +31 20 525 7542, моб +31 6 193 72 104

Дженни Лаппин, CoECRS, +61 (0)7 4781 4222

Джим О’Брайен, медиа-офис Университета Джеймса Кука, +61 (0)7 4781 4822 или 0418 892449

Source: reefs.com