«Внутренняя связь» играет ключевую роль для жизнедеятельности кораллов
У кораллов, оказывается, есть генетическая сложность, вполне способная составить конкуренцию человеческой. Они имеют замысловатую биолого-коммуникационную систему, которая находится под ударом из-за глобальных климатических изменений и способна выжить только благодаря хорошо налаженным симбиотическим взаимоотношениям с водорослями, обитающими в их клетках, как сообщается в докладе, опубликованном в недавнем выпуске журнала Science. Сбои в этой биолого-коммуникационной системе являются основной причиной выцветания и разрушения рифовых экосистем по всему миру.
«До недавнего времени ученым были известны основные принципы жизнедеятельности кораллов и проблемы, связанные с изменением климата, - говорит Вирджиния Вайс, зоолог из Государственного университета штата Орегон. - Но очень мало известно об их фундаментальной биологии, структуре генома и внутренней коммуникации. Только тогда, когда мы поймем философию их жизнедеятельности, мы узнаем, смогут ли они приспособиться к глобальному потеплению и как их можно спасти».
Рифообразующие кораллы находятся на грани вымирания, как сообщает Клэйтон Кук, директор программы национального научного фонда США из отдела интегративных и организменных систем. «Наиболее очевидно выцветание кораллов и нарушение их образования. Это связано с повышением температуры и окислением океанских вод. Очень важно изучить клеточную и молекулярную основу того, как кораллы реагируют на эту угрозу».
Кораллы – это маленькие животные или полипы, которые существуют как генетически идентичные существа, способные защищать себя и охотиться на планктон. Коралловые полипы выделяют карбонат кальция, являющегося основой внешнего панциря, в котором они обитают.
На протяжении длительного времени эти кальцинированные отложения могут разрастаться до огромных размеров, образуя коралловые рифы – одну из наиболее продуктивных экосистем в мире, где находят прибежище более, чем 4000 видов рыб и других форм морской жизни. Однако кораллы не вполне самодостаточны. В их клетках обитают высокопродуктивные водоросли – форма морской растительной жизни, которая может «фиксировать» углерод, используя энергию солнца для проведения фотосинтеза и производства сахарозы.
«Некоторые водоросли, обитающие в кораллах, удивительно продуктивны. Иногда они могут обеспечивать своих симбионтов до 95 процентов сахарозы, т.е. необходимой энергией, - говорит Вайс. - Взамен водоросли забирают нитроген - питательное вещество, существующее в ограниченном количестве в океане, - питаясь отходами кораллов. Это хорошо организованное симбиозное взаимодействие».
В ходе исследований ученые также пришли к выводу, что эта взаимосвязь во многом зависит от так называемого коммуникационного процесса, происходящего между водорослями и кораллами. Во время этого процесса передается информация о том, что водоросль находится на своём месте и всё идет должным образом. В противном случае кораллы начнут относиться к своим симбионтам как к паразитам или захватчикам и попытаются уничтожить их.
«Теперь мы знаем, что происходит, когда вода нагревается или что-то раздражает коралл – коммуникационный процесс между кораллом и водорослью нарушается, и послание «все в порядке» уже не проходит, - говорит Вайс. - Водоросли существенно выходят из укрытия и встречают иммунный отклик коралла».
Этот внутренний коммуникационный процесс, по словам Вайс, не так уж и отличается от тех процессов, которые происходят у человека и других животных. Во время последних исследований ученые сделали очень важное открытие. Оказывается, коралловая биология имеет весьма сложную организацию и большое сходство с биологией других форм жизни. Ген, отвечающий за развитие скелета у человека, идентичен коралловому гену, который способствует формированию внешнего скелета.
По мнению ученых, еще многое предстоит узнать об этом явлении. Существует 1 000 видов кораллов и, возможно, десятки тысяч видов водорослей, сосуществующих в симбиозном альянсе. Такой расклад, по крайней мере, дает хоть какую-то надежду на то, что в подобной комбинации кораллы смогут лучше приспособиться к изменяющимся условиям температуры океана, кислотности и другим угрожающим факторам. По некоторым подсчетам, в мире погибло уже около 20 процентов коралловых рифов, и следующие 24 процента находятся на грани вымирания. Прогнозируемое окисление океанов в следующем столетии, возможно, снизит кальцификацию кораллов на 50 процентов и будет способствовать разрушению коралловых скелетов, как отмечают ученые.
«Я уверена в том, что ученые могут существенно повлиять на ситуацию. Необходимо выявить те коралловые виды, которые способны выживать в постоянно меняющихся условиях, - говорит Вайс. - Мы не должны стоять, сложа руки, и безучастно наблюдать, как коралловые рифы исчезают с лица земли».
