Исследователи из Университета Райса и Испанского института океанографии уже знали о важности водорослей, известных как динофлагелляты, для здоровья кораллов, когда океаны нагреваются, и теперь подтвердили, что крошечные существа не только размножаются, разделяясь пополам, но также могут воспроизводиться половым путем.
Это, по словам морского биолога Райс Адриенн Корреа и аспирантки Лорен Хоу-Керр, открывает путь к выведению штаммов симбионтов динофлагеллят, которые лучше служат их коралловым партнерам.
Динофлагелляты не только вносят свой вклад в потрясающую цветовую гамму кораллов, но, что очень важно, они также помогают накормить своих хозяев, превращая солнечный свет в пищу.
«Большинство каменистых кораллов не могут выжить без своих симбионтов, – сказал Хоу-Керр, – и эти симбионты могут помочь кораллам реагировать на изменение климата. У этих динофлагеллят время генерации составляет пару месяцев, в то время как кораллы могут воспроизводиться только один раз в год.
«Так что, если мы сможем заставить симбионтов быстрее адаптироваться к новым условиям окружающей среды, они смогут помочь кораллам выжить и при высоких температурах, в то время как мы все будем бороться с изменением климата."
В исследовании в открытом доступе в Nature’s Scientific Reports они написали, что открытие «создает основу для изучения экологических триггеров« сексуальности симбионтов »и может ускорить эволюцию ключевого кораллового симбионта в целях борьбы с деградацией рифов."
Чтобы лучше понять водоросли, исследователи риса обратились к Розе Фигероа, исследовательнице из Испанского института океанографии, которая изучает жизненные циклы динофлагеллят и является ведущим автором исследования.
«Мы рассказали ей о системе кораллы-водоросли, и она рассказала нам о сексе у других динофлагеллят, и мы организовали сотрудничество, чтобы посмотреть, сможем ли мы обнаружить секс симбионтов на рифах», – сказал Хау-Керр.
«В наборах геномных данных о коралловых динофлагеллатах исследователи увидят все гены, которые необходимы коралловым симбионтам для воспроизводства половым путем, но никто не смог увидеть настоящие клетки в этом процессе», – сказал Корреа, доцент биологических наук. "Вот что у нас получилось на этот раз."
Это открытие последовало за отбором проб на коралловых рифах в Моореа, Французская Полинезия, в июле 2019 года, а затем за наблюдением за водорослями с помощью усовершенствованных конфокальных микроскопов, которые позволяют лучше рассмотреть трехмерные структуры.
«Это первое доказательство того, что эти симбионты, когда они изолированы в коралловых клетках, воспроизводятся половым путем, и мы взволнованы, потому что это открывает дверь к выяснению того, какие условия могут способствовать сексу и как мы можем его вызвать», – сказал Хоу- Керр сказал. "Мы хотим знать, как мы можем использовать эти знания для создания большего количества генетических вариаций."
"Поскольку потомки делящихся водорослей наследуют ДНК только от одной родительской клетки, они, по сути, являются клонами, которые обычно не добавляют разнообразия колонии.
Но потомство от пола получает ДНК от двух родителей, что обеспечивает более быструю генетическую адаптацию », – сказал Корреа.
Популяции симбионтов, которые в результате эволюции станут более устойчивыми к стрессу окружающей среды, принесут прямую пользу кораллам, которые защищают береговые линии как от штормов, так и от связанных с ними стоков.
«Эти усилия продолжаются, чтобы попытаться развести кораллы, симбионтов и любых других партнеров, чтобы сделать возможным создание наиболее устойчивых к стрессу колоний», – сказал Корреа. "Для коралловых симбионтов это означает выращивание их в стрессовых условиях, таких как высокие температуры, а затем размножение тех, которым удается выжить.
«После смены поколений мы выберем все, что не переносит такие температуры», – сказала она. «И теперь, когда мы видим, что есть секс, мы можем провести множество других экспериментов, чтобы узнать, при какой комбинации условий секс будет происходить чаще в клетках.
Это приведет к появлению симбионтов с новыми комбинациями генов, и мы надеемся, что некоторые из этих комбинаций будут соответствовать термотолерантности или другим чертам, которые мы хотим. Затем мы можем засеять детенышей кораллов, которые являются хозяевами этого разнообразия симбионтов, и использовать эти колонии для восстановления рифов."
Исследование было поддержано Министерством науки и инноваций Испании и Проектом Европейского сообщества (DIANAS-CTM2017-86066-R), грантом Льюиса и Кларка от Американского философского общества, стипендией Вагонера для зарубежных исследований, Национальным научным фондом (1635798). ) и стипендию для начинающих исследователей от Программы исследований Персидского залива Национальной академии наук (2000009651).
Прочтите статью по адресу https: // doi.org / 10.1038 / s41598-021-98148-9.
Этот выпуск новостей можно найти в Интернете по адресу https: // news-network.рис.edu / новости / 2021/09/22 / секс-и-симбионт-может-водоросли-подключения-помощь-кораллам-выжить /
Следите за новостями Райс и связями со СМИ через Twitter @RiceUNews.
Материалы по теме:
Составы команды Algae могут помочь идентифицировать «супер кораллов»: https: // news.рис.edu / 2020/02/12 / algae-team-rosters-could-help-id-super-corals /
Хьюстон затопило загрязненные рифы более чем в 100 милях от берега: http: // news.рис.edu / 2021/04/06 / хьюстон-наводнение-загрязненные-рифы-более-100-миль-офшор-2 /
Лаборатория Корреа: http: // www.сова.рис.edu / ~ ac53 / индекс.html
Департамент наук о Земле, окружающей среде и планетах: https: // earthscience.рис.edu
Школа естественных наук Wiess: https: // www.рис.edu
Видео:
https: // youtu.be / Alc179zwuK8
Тетрадная клетка динофлагеллат, которая вскоре разделится на четыре отдельные клетки, запечатлена учеными из Университета Райса с помощью конфокального микроскопа. Четыре ядра клетки изображены красным.
Исследователи из Райса и Испании определили в ходе экспериментов, что эти симбионты, взятые из коралловой колонии в Мо’ореи, Французская Полинезия, способны воспроизводить потомство как посредством митоза, так и посредством секса. (Источник: Лаборатория Корреа / Университет Райса)
Изображения для скачивания:
https: // новостная сеть.рис.edu / news / files / 2021/09 / 0927_CORAL-1-WEB.jpg
Лорен Хоу-Керр из Университета Райса (слева) и Адриенн Корреа обнаружили, что водоросли-симбионты, обнаруженные на кораллах во Французской Полинезии, могут воспроизводиться через митоз и пол. Это может упростить выращивание водорослей, которые лучше защищают коралловые рифы от последствий изменения климата. (Фото: Брэндон Мартин / Университет Райса)
https: // новостная сеть.рис.edu / news / files / 2021/09 / 0927_CORAL-2-WEB.jpg
Коралл того типа, который изучен учеными из Университета Райса, защищен динофлагеллятами (вставка), водорослями, которые превращают солнечный свет в пищу для питания и защиты рифов. Исследование показало, что водоросли способны к размножению половым путем, открывая путь к ускоренной эволюции разновидностей, которые могут лучше защитить кораллы от последствий изменения климата. (Предоставлено: Врезка Карстена Групстра / Университет Райса; изображение коралла Эндрю Тербера / Университет штата Орегон)
https: // новостная сеть.рис.edu / news / files / 2021/09 / 0927_CORAL-3-WEB.jpg
Тетрадная клетка динофлагеллат, которая вскоре разделится на четыре отдельные клетки, запечатлена учеными из Университета Райса с помощью конфокального микроскопа. Четыре ядра клетки изображены красным.
Исследователи из Райса и Испании определили в ходе экспериментов, что эти симбионты, взятые из коралловой колонии в Мо’ореи, Французская Полинезия, способны воспроизводить потомство как посредством митоза, так и посредством секса. (Источник: Лаборатория Корреа / Университет Райса)
Университет Райса, расположенный в лесном кампусе площадью 300 акров в Хьюстоне, неизменно входит в 20 лучших университетов страны по версии U.S. Новости и мировой отчет.
Райс имеет уважаемые школы архитектуры, бизнеса, непрерывного образования, инженерии, гуманитарных наук, музыки, естественных и социальных наук, а также является домом для Института государственной политики Бейкера. С 4052 студентами бакалавриата и 3484 аспирантами соотношение студентов бакалавриата и преподавателей Райс составляет чуть менее 6: 1. Его система колледжей-интернатов способствует формированию сплоченных сообществ и дружбы на всю жизнь – это лишь одна из причин, по которой Райс получает отрицательный рейтинг. 1 для большого количества взаимодействий между расами / классами и Нет.
1 место по качеству жизни по версии Princeton Review. Райс также оценивается как лучшее соотношение цены и качества среди частных университетов по версии Kiplinger Personal Finance.