Thraustochytrids: Самый важный симбионт кораллов, о котором никто не знает

В наших рифовых аквариумах обитает упущенный из виду, но жизненно важный организм. Я хотел бы представить хобби группу очень важных существ, о которых никто не знает на протяжении многих лет.

В этой статье речь пойдет о, возможно, наименее известном, но жизненно важном симбионте кораллов. Зооксантеллы долгое время были первыми организмами, которые приходят на ум при упоминании симбионтов кораллов. Хотя они действительно очень важны для выживания фотосинтезирующих кораллов, есть и другие организмы, которые в некоторых случаях не менее важны для выживания кораллов.

Все мы знаем, что кораллы имеют симбиотические организмы, которые живут внутри них. Совокупность организмов, включая коралл, известна как голобионт – динамичное сообщество бактерий, водорослей, грибов и других микроорганизмов. Мы хорошо знакомы с зооксантеллами – динофлагеллятовыми водорослями, которые обеспечивают коралл большей частью питательных веществ в случае фотосинтезирующих кораллов. Однако мы пренебрегаем другим важным симбионтом – грибоподобной группой протистов под названием Thraustochytrids из семейства Thraustochytriidae. Существуют симбиотические, комменсальные и паразитические виды, но в рамках данной статьи я буду говорить только о комменсальных и симбиотических видах.

Пример фунгии проекта X. Фунгия связана с большими популяциями Thraustochytrids. Я использую это партнерство для создания уникальных разновидностей роста.

Thraustochytrids встречаются во многих средах по всему миру, включая океаны и эстуарии. Они выполняют жизненно важные функции круговорота питательных веществ в отложениях, а также в организмах, таких как кораллы, на них и вокруг них. Долгое время считалось, что эти протисты являются разновидностью грибов, однако последние исследования показали, что они генетически отличаются от грибов, и теперь их относят к группе хромистов, к которым относятся ламинарии, плесень и диатомовые водоросли. Thraustochytrids, как правило, любят более бедную питательными веществами среду в культуре по сравнению с некоторыми другими микроорганизмами, что может указывать на их потребности в естественной среде и в наших домашних аквариумах. Это может быть одной из причин того, что большинство кораллов плохо себя чувствуют в аквариумах с высоким содержанием питательных веществ, и почему некоторые кораллы теряют свою яркую флуоресценцию (подробнее об этом ниже). В аквариумах с высоким содержанием питательных веществ эти полезные Thraustochytrids могут быть вытеснены в слизистой кораллов другими, менее полезными видами бактерий и протистов.

Было обнаружено, что Thraustochytrids являются организмами, которые рано оседают (в течение нескольких дней). Исследования также показали, что поверхности, на которых присутствовали Thraustos, охотнее колонизировались барнакулами. Может ли это указывать на то, что наряду с определенными бактериальными биопленками и коралловыми водорослями, коралловые личинки могут охотнее оседать на поверхностях, где присутствуют определенные виды Thraustos? Если это так, то это может иметь потенциальное применение для восстановления рифов.

Известно, что Thraustos также более многочисленны на кораллах при более низких температурах, а также более многочисленны на массивных и обрастающих кораллах по сравнению с ветвящимися видами. Учитывая важность Thraustochytrids в обеспечении кораллов питательными веществами, возможно, общее низкое среднее количество Thraustos и их острая нехватка при более высоких температурах способствует обесцвечиванию. Отчасти это может объяснить более высокую скорость обесцвечивания, наблюдаемую у ветвящихся кораллов.

На этой фотографии вы можете видеть две разновидности Favia, которые после прививки повлияли на цвет друг друга. Фавии были обнаружены с большим количеством симбиотических Thraustochytrids.

Thraustochytrids – очень интересные организмы для науки и промышленности. Thraustos производят большое количество жирных кислот, включая HUFA, PUFA, MUFA и DHA. Они используются в коммерческих целях для производства пищевых добавок и реактивного топлива, а также других продуктов. Так что в некотором смысле кораллы выращивают реактивное топливо в своей слизи!

Неудивительно, что со всеми необходимыми питательными веществами, которые они производят, эти организмы также очень, очень важны для здоровья, выживания и ценности кораллов, которые мы содержим. В ходе нескольких исследований было установлено, что более 90% организмов, живущих в слизистой оболочке кораллов, принадлежат к Thraustochytrids. Это очень значительное число, и оно подчеркивает важность слизистой оболочки и баланса микроорганизмов в ней для здоровья коралла. Кораллы вырабатывают слизь, содержащую некоторые сахара, которые служат пищей для Thraustos, которые затем вырабатывают большое количество жирных кислот, которыми питаются кораллы. Кроме того, слизистый слой часто является первой линией защиты коралла, особенно от бактериальной инфекции или коричневого желе.

Thraustos можно обнаружить либо внутри клеток коралла, при этом грибоподобные выступы выходят из коралла, как миниатюрные дикобразы, либо среди слизистого покрытия коралла. В слизи фраустос обеспечивают коралл питательными веществами и защищают от вредных бактерий и микроорганизмов. Внутриклеточные Thraustos производят отростки из специализированных органелл, называемых Bothrosomes, которые тянутся из клеток коралла, подобно грибкам микоризы в корнях растений. У растений микориза живет в корнях и поглощает питательные вещества из окружающей почвы, особенно те, которые растение не может усвоить самостоятельно. Считается, что в данном случае Thraustos выполняет ту же функцию, обеспечивая большую площадь поверхности для поглощения питательных веществ и поглощая питательные вещества, которые сами клетки коралла не могут поглотить напрямую.

Одним из элементов, который, как известно, Thraustos используют в определенном количестве, является сера. Сера, наряду с азотом, фосфором и калием, является одним из наиболее важных элементов для жизни. Сера присутствует в составе всех белков, а растения и животные не могут расти без серы.

В наших аквариумах сера обеспечивается подменой воды, кормлением и некоторыми добавками, однако есть примеры, когда целенаправленное дозирование серы приводило к лучшим результатам для здоровья кораллов.

В 50-х и 60-х годах поставщики отправляли розовый коралл Manicina из Карибского бассейна вместе с рыбами-бабочками, которых они продавали, для того, чтобы рыбы были сыты. Ключом к сохранению жизни розового коралла было добавление каменной серы в аквариум или морскую систему. Это согласуется с результатами нескольких работ, согласно которым кораллы, тесно связанные с океанским дном в песке или обломках, часто имеют высокий процент Thraustochytrids.

Розовый коралл часто можно встретить растущим в песке вместе с морской травой. Те, у кого есть глубокие песчаные дно, знают, что если потревожить песок в более глубоких слоях, то можно почувствовать запах сернистого газа с запахом тухлого яйца. Сера содержится в каждом белке, а белки составляют основу жизни. Живой песок полон жизни, поэтому в нем много серы, а также других элементов. Благодаря тесной связи кораллов с богатым питательными веществами субстратом, траустохитриды имеют идеальное место для обустройства. Коралл обеспечивает Thraustochytrids основным питательным веществом – углеродом в виде глюкозы и других сахаров (изначально производимых другим симбионтом коралла – зооксантеллами), которые затем используют серу и другие элементы из окружающей среды для роста и производства жирных кислот и витаминов, которые коралл непрерывно потребляет в течение дня.

Возможно, в будущем у нас появятся готовые коммерческие продукты, предназначенные для доставки серы и других критически важных питательных веществ к Thraustochytrids, что, возможно, принесет нам больший успех с большим количеством видов кораллов.

Пример псаммакоры с зеленым “радужным” кольцом. Некоторые из “закатных” или “радужных” разновидностей кораллов демонстрируют переходный цвет по краю колонии. Эти цвета с преобладанием зеленого, что может быть более высокой популяцией Thrasuatochytrids, растущих ближе к субстрату.

Одна из самых интересных возможностей, связанных с Thraustochytrids, – это их влияние на цвет кораллов. Цвет является единственным наиболее важным фактором, определяющим ценность кораллов на рынке. Коричневые кораллы не пользуются большим спросом, если добавить к ним немного цвета, коралл станет более желанным, а конкретные цвета определенных кораллов могут увеличить стоимость в десять раз.

В нашем хобби известны различные факторы, которые могут влиять на цвет кораллов. Необходима правильная интенсивность света нужного спектра, а также низкое содержание нитратов и фосфатов и достаточно высокий уровень других элементов, таких как кальций, калий, железо, и надлежащая щелочность. Все мы знаем, что зооксантеллы влияют на цвет, они имеют коричневый пигмент, и их отсутствие приводит к обесцвечиванию кораллов. Сами кораллы также производят флуоресцентные белки, которые дополняют коричневый цвет, обеспечиваемый зооксантеллами. Эти белки обеспечивают большую часть радуги оттенков, с которыми мы знакомы в кораллах.

В настоящее время ведутся работы по изучению Thraustochytrids, в пока еще неопубликованных экспериментах была обнаружена естественная флуоресценция у некоторых Thraustochytrids, связанных с кораллами. В Thraustos были обнаружены зеленые и ленточные белки, и, возможно, в будущем исследователи обнаружат, что Thraustos производят другие цвета. Я сильно подозреваю, что существует штамм, производящий оранжевый флуоресцентный белок.

Если это действительно так, что Thraustos производят собственные флуоресцентные белки, то это может стать важным фактором в развитии цвета у аквариумных кораллов. Многие рифовые аквариумисты наблюдали “прыгающие цвета” в наших рифовых аквариумах. Известно, что обмен зооксантеллами происходит как в природе, так и в аквариумах. Однако все зооксантеллы коричневого цвета, поэтому клада или штамм зооксантелл сам по себе не должен менять цвет, если только между кораллом и зооксантеллами не существует обратной связи относительно того, какие флуоресцентные белки производит коралл. Такая возможность действительно существует, и ее не следует сбрасывать со счетов. Траустохитриды, производящие собственную флуоресценцию и колонизирующие соседние кораллы в наших аквариумах, также являются весьма правдоподобным и более простым объяснением такого изменения цвета.

Эти три фрагмента принадлежат одной колонии. Некоторые участки колонии имели более высокий процент оранжевого и ярко-зеленого цвета. В то время как фрагменты, лишенные ярких цветов, были способны улавливать их от других фрагментов, содержащихся рядом. Было показано, что в Acanasthrea обитают большие популяции Thraustochytrid. Возможно, что ярко-зеленый и оранжевый флуоресцентные белки производятся симбиотическими Thraustochytrids, что объясняет передаваемую природу цвета.

В наших системах аквакультуры в ReefGen я выращиваю несколько разновидностей кораллов с учетом этого потенциала и наблюдаю очень интересные результаты. Я заметил, что среди отдельных Acanthastrea echinata и между ними культивируется несколько оттенков зеленого и оранжевого цветов, и неудивительно, что это особенно часто происходило на краю колонии, подверженной меньшему освещению и находящейся в тесном контакте с окружающим субстратом. Мне удалось вырастить большее количество желаемых цветов в этих кораллах, и я буду продолжать использовать свои знания о Thraustochytrids для дальнейшего успеха.

Я планирую и дальше изучать этих увлекательных протистов и надеюсь, что в будущем все любители, которые могут сказать Zooxanthellae, смогут произнести и Thraustochytrid.

Siboni N, Rasoulouniriana D, Ben-Dov E, Kramarsky-Winter E, Sivan A, Loya Y, Hoegh-Guldberg, and Kushmaro A (2010) Stramenopile Microorganisms Associated With Massive Coral Favia sp J. Eukaryot Microbiol.

Kushmaro A, Ben-Dov E, Rasoulouniriana D, Siboni N, Kramarsky-Winter E, Barak Z (2008) A new Thraustochytrid, strain Fng1, isolated from the surface-mucus of the hermatypic coral Fungia granulosa FEMS Microbiology Ecology.

Kramarsky-Winter E, Harel M, Siboni N, Ben Dov E, Brickner I, Loya Y & Kushmaro A (2006) Identification of a protist-coral association and their possible ecological roles. Mar Ecol Prog Ser

Kushmaro A & Kramarsky-Winter E (2004) Бактерии как источник питания кораллов. Здоровье и болезнь кораллов (RosenbergE & LoyaY, eds), pp. 231-241. Springer-Verlag, New York.

Kushmaro A & Kramarsky-Winter E (2004) Бактерии как источник питания кораллов. Здоровье и болезнь кораллов (RosenbergE & LoyaY, eds), pp. 231-241. Springer-Verlag, New York.

Perkins FO (1973) Наблюдение эктоплазматических сетей Thraustochytriaceous (Phycomycetes) и Labyrinthulid (Rhizopodea) на естественных и искусственных субстратах – исследование с помощью электронной микроскопии. Can J Bot.

Source: reefs.com