Коралловые рифы – одна из самых важных и
густонаселенных морских тропических экосистем. Они обеспечивают среду обитания
для 25 % всех видов тропических организмов. Российские и вьетнамские ученые
провели масштабное исследование кораллов Южно-Китайского моря и выяснили, какие
из их видов могут находиться под угрозой исчезновения.
Над исследованием работали сотрудники лаборатории
сравнительной биохимии и лаборатории генетики Национального научного центра
морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН) совместно с
Вьетнамской академией наук и технологий.
К 2050 году может быть уничтожено до 70 % всех
тропических рифов. Поэтому изучение процесса восстановления кораллов – это
приоритетная задача для ученых. Однако на сегодняшний день собрано мало данных
о том, как негативные факторы окружающей среды воздействуют на физиологию
кораллового полипа, из которого формируются рифы, а также на его «жителей» –
эндосимбионтов микроводорослей.
В качестве одного из решений предлагается выращивать
новые или пересаживать уже существующие коралловые рифы и тем самым
предотвращать их гибель. Однако, как отмечают ученые ННЦМБ ДВО РАН, эта мера не
принесет существенных результатов, если не будут устранены первоначальные
стрессогенные факторы, приведшие к исчезновению кораллов, среди которых
повышение температуры воды в связи с климатическими изменениями.
Чтобы выяснить, как стрессовые условия влияют на
кораллы, ученые провели масштабное исследование рифов в Южно-Китайском море –
регионе в центральной части Индо-Пацифики.
«Симбиоз растительных и животных
организмов позволил сформировать целую экосистему коралловых рифов. Однако под
влиянием стрессовых факторов симбиотические микроводоросли покидают коралл
(животный организм-хозяин), рифы белеют и утрачивают свою окраску. Это приводит
к гибели целых морских экосистем, основой которых и являются кораллы. Чтобы
сохранить экосистему коралловых рифов в условиях глобального потепления,
необходимо срочно принимать меры для защиты оставшихся рифов.
Одной из задач в рамках нашего
исследования было изучение биохимических показателей (липидома – совокупности
молекул липидов, в том числе составляющих мембраны клеток) в процессе
обесцвечивания кораллов и восстановления организма после стресса. Липидомный
подход позволяет проследить взаимоотношения между сообществом симбиотических
микроводорослей и кораллом. Известно, что липиды играют существенную роль в
метаболизме и поддержании здоровья кораллов. Липидный состав каждого вида во
многом зависит от его генетической способности синтезировать определенные
липиды», – рассказывает научный сотрудник Лаборатории сравнительной биохимии
ННЦМБ ДВО РАН Татьяна Сикорская.
Ученые проанализировали и сравнили липидомы
микроводорослей из рифообразующих кораллов (Acropora sp.), гидрокораллов
(Millepora platyphylla) и октокораллов (Sinularia flexibilis). Мембраны
микроводорослей из октокораллов оказались термочувствительными. А
микроводоросли из гидрокораллов и рифообразующих кораллов, наоборот,
термоустойчивыми. Это говорит о том, что ассоциация с симбионтами, обладающими
термоустойчивыми свойствами липидома в сочетании с высоким разнообразием
микроводорослей, может способствовать дальнейшей выживаемости твердых кораллов
M. platyphylla и Acropora sp. в Южно-Китайском море в условиях меняющегося
климата. Октокоралл S. flexibilis может находиться под угрозой исчезновения.
В дальнейших планах ученых – исследование механизмов
обесцвечивания кораллов на молекулярном уровне. Как отмечают в научном
институте, знания о характере изменений липидома коралла в процессе
обесцвечивания откроют пути для определения ключевых молекулярных видов липидов,
которые могут быть мишенью действия температурного стресса на симбиотический
организм.
Результаты исследования могут быть использованы
широким кругом специалистов – для изучения симбиотических и трофических
взаимодействий в морских донных сообществах, проведения экологического
мониторинга и восстановления экосистемы коралловых рифов.
Совместная российско-вьетнамская лаборатория
биохимии была открыта в 2010 году на базе ННЦМБ ДВО РАН. Взаимодействие
выстраивается с крупнейшими учреждениями Вьетнамской академии наук и
технологий, реализованы десятки разработок, опубликованы статьи в ведущих
международных научных журналах. Одним из направлений сотрудничества стало
решение задач в области липидомики морских беспозвоночных, трофических и
симбиотических связей в морских экосистемах, биосинтеза липидов и жирных
кислот.
В рамках программы обновления приборной базы научных
учреждений нацпроекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России,
ННЦМБ ДВО РАН с начала 2020 года получил порядка 138 млн рублей на приобретение
современного аналитического оборудования, которое задействуется в целом ряде
решения комплексных задач. В том числе хроматограф Nexera-e и масс-спектрометр
высокого разрешения LCMS-IT-TOF, на котором ученые-биохимики проводят передовые
исследования в области липидомики морских организмов.
Исследование ученых опубликовано в
одном из международных научных журналов.
Источник: Минобрнауки
России.