Блог

Dec 20, 2023

Усилия морских анемонов помогают процветанию рифовых экосистем

Тропические океаны, как правило, бедны питательными веществами, однако в них обитают огромные биологические ресурсы.

Тропические океаны, как правило, бедны питательными веществами, однако в них находятся обширные биологически разнообразные рифовые экосистемы, построенные симбиотическими книдариями (включая кораллы и анемоны). Это очевидное противоречие, известное как парадокс Дарвина, озадачивает ученых с тех пор, как оно было впервые описано Чарльзом Дарвином в 1842 году.

Теперь международное исследованиепод руководством исследователей KAUST продемонстрировали, как актиния Aiptasia распределяет сахар, который она получает от своих симбионтов, для эффективной переработки азотных отходов по всему телу, что позволяет ей процветать в среде с низким содержанием питательных веществ.

«Многие предыдущие исследования были сосредоточены на океанской среде, чтобы выяснить, откуда берутся ограниченные питательные вещества, особенно азот, которого очень мало», — говорит ученый-исследователь Гуоксин Цуй, который работал над проектом под руководством Мануэля Аранды.

«Некоторые исследования кораллов предположили, что симбиоз кораллов и водорослей создал эти экологические горячие точки. Однако основной молекулярный механизм, позволяющий книдариям строить эти массивные экосистемы, оставался неуловимым», — говорит Куи.

Цюи особенно интересовался изучением симбиотических отношений на тканевом уровне. Книдарии имеют простую тканевую структуру, состоящую из двух основных клеточных слоев: гастродермы и эпидермиса. Только внутренний слой — гастродерма — образует внутриклеточные отношения с водорослями.

Во-первых, команда адаптировала технику лазерной микродиссекции, чтобы разделить два слоя ткани Aiptasia и изучить экспрессию тканеспецифичных генов. Используя новую технологию секвенирования одноклеточной РНК, они исследовали профили транскрипции РНК, связанные с симбиозом, на мелких клеточных масштабах. Впервые подобные методы были использованы для изучения симбиоза морских анемонов.

Этот подход позволил исследователям идентифицировать ключевые транспортеры, участвующие в ассимиляции азота, прежде чем использовать окрашивание антителами для отслеживания локализации этих переносчиков питательных веществ внутри анемона.

«Мы обнаружили, что анемон меняет экспрессию и локализацию переносчиков питательных веществ, чтобы распределить глюкозу, которую он получает от симбионтов, по всем своим тканям», — говорит Аранда. «Он использует большую часть своей массы тела для переработки образующихся азотных отходов, а также для переработки любого аммония, доступного в окружающей среде».

Симбиотические отношения превращают весь организм в ассимилятор азота, отмечает Кюи. «Это бросает вызов широко распространенному убеждению, что водоросли являются единственными участниками ассимиляции азота; анемона также играет важную роль в переработке этого дефицитного питательного вещества. Они образуют единый неразделимый метаорганизм».

Команда надеется, что это исследование послужит основой для создания более эффективных методов селекции и может стать основой для усилий по защите рифовых экосистем. Они расширяют свои исследования, чтобы изучить симбиотические отношения между различными таксонами книдарий и экологическими контекстами.

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета науки и технологий имени короля Абдаллы.