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.