Коралловые рифы являются домом для самого большого микробного разнообразия на ЗемлеКоралловые рифы являются домом для самого большого микробного разнообразия на Земле
В ходе крупнейшего в мире исследования кораллов Тихого океана было пройдено 100 000 километров, собрано 58 000 образцов из 249 мест, включая Индонезию, Японию и Папуа-Новую Гвинею. Полученные данные могут помочь понять устойчивость рифов к изменениям окружающей среды.
С 2016 по 2018 год международная группа исследователей на борту судна "Тара" изучила 99 рифов у 32 островов Тихого океана, где обитает 80% кораллов мира. Это исследовательское путешествие является одной из относительно небольшого числа морских научных экспедиций такого масштаба и амбициозности. Ученые собрали образцы в ходе около 3 000 погружений, причем команды на борту менялись каждые шесть-восемь недель. На судне была оборудована лаборатория для анализа физических и химических параметров проб воды, таких как температура и pH. Образцы тканей кораллов и рыб замораживались и хранились на борту, а затем раз в полгода или около того отправлялись в лаборатории на суше для генетического секвенирования и анализа.
Коралловые рифы, бастионы морского биоразнообразия из-за обилия рыбы, беспозвоночных и водорослей, которые они поддерживают, также являются домом для самого большого микробного разнообразия на Земле, согласно новым данным. По оценкам исследователей, за последние 70 лет в мире исчезло более половины кораллового покрова, а также 60% видового разнообразия. Ученые секвенировали ДНК из более чем 5000 образцов трех видов кораллов, двух видов рыб и планктона. Исследователи выявили полмиллиарда видов микробов, в основном бактерий. Микробы были наиболее разнообразны в планктоне; среди животных больше всего видов было у лопастного огненного коралла (Millepora platyphylla) и мавританского идола (Zanclus cornutus), сообщила группа в журнале Nature Communications.
Пьер Галанд, морской микробиолог из Университета Сорбонны в Париже, и его коллеги секвенировали ген, обычно используемый для идентификации и классификации микроорганизмов, из примерно 5 000 образцов. Он называется маркерным геном 16S рибосомальной ДНК. Команда обнаружила 542 399 последовательностей ДНК, известных как варианты последовательности ампликонов (ASV), которые являются показателем генетической вариативности бактерий. Галанд говорит, что он был удивлен, обнаружив полмиллиона последовательностей в одном месте. Для сравнения, согласно одной из существующих оценок , 44 000 ASV связаны с кораллами Индийского океана. "По мере того, как мы продолжали отбирать пробы, мы видели все большее разнообразие и все большее количество бактерий", - рассказывает Галанд.
Авторы утверждают, что их данные из Тихого океана представляют собой одну пятую часть известных оценок разнообразия всех бактериальных и архейных сообществ Земли (от 2,72 до 5,44 миллионов ASVs). По оценкам исследователей, разнообразие рифов во всем мире составляет около 2,8 миллиона ASVs. Это говорит о том, что известное значение разнообразия всех микробных сообществ Земли, скорее всего, также намного больше существующих оценок, отмечает Серж Планес, морской эколог из университета PSL в Париже и руководитель консорциума.
По словам ученых, они надеются использовать последние результаты для выяснения того, как это разнообразие связано с функционированием и здоровьем рифов, включая воздействие изменения климата и загрязнения. Ученые пока не понимают, чем обусловлено такое большое бактериальное разнообразие, поскольку оно не совпадает с более значительным разнообразием, обнаруженным в кораллах западной части Тихого океана. Также микробное разнообразие не коррелировало с температурой морской воды. (Во время своего исследовательского путешествия ученые также измеряли температуру, соленость и другие условия окружающей среды).
В другом исследовании, также опубликованном в журнале Nature Communications, изучался генетический и молекулярный состав бактерий, которые обычно ассоциируются с кораллами. Цель этого исследования - понять, какую пользу могут принести эти бактерии, например, помочь кораллам получать витамины и аминокислоты. Корентин Хошарт, аспирант Университета Сорбонны, изучил три вида бактерий семейства Endozoicomonadaceae, которые обычно ассоциируются с кораллами, чтобы лучше понять, какую роль играют бактерии в здоровье и функционировании кораллов.
Исследователи секвенировали генетический материал бактерий в образцах трех родов кораллов - Pocillopora (цветные кораллы), Porites (каменистые кораллы) и Millepora (огненные кораллы), собранных на 99 рифах Тихого океана. Исследование показало, что каждый род кораллов ассоциируется с отдельным видом Endozoicomonadaceae. Это говорит о том, что кораллы со временем установили прочные отношения со своими бактериями и что эти бактерии полезны для кораллов, поясняет Галанд, который также принимал участие в этом исследовании.
Исследование показало, что каждый вид бактерий производит различный набор витаминов и аминокислот, которые могут играть важную роль в здоровье и иммунитете кораллов. Авторы также собрали данные, которые позволят им изучить связь между физиологическими признаками стресса у кораллов и микробных сообществ и такими факторами, как качество и температура воды.
"Получив ответы [на эти вопросы], вы сможете понять, как изменение климата и антропогенные стрессовые факторы повлияют на будущее коралловых рифов", - говорит Планес.
Исследователям еще предстоит полностью проанализировать эти данные, но они ожидают, что такое высокое микробное разнообразие может помочь рифам быть более устойчивыми перед лицом тепловых волн, загрязнения, мутности и других стрессовых факторов, действуя как экологическая страховка.
