Исследователи из Квинслендского технологического университета (QUT) раскрыли ключевые биологические процессы, благодаря которым кораллы прикрепляются к поверхности рифов, что значительно увеличивает потенциал для улучшения восстановления кораллов по всему миру.
Исследование, опубликованное в журнале Royal Society Open Science, под руководством доктора Бретта Льюиса из Школы наук о Земле и атмосфере QUT, было посвящено изучению того, как фрагменты трёх видов кораллов – Montipora mollis, Pocillopora verrucosa и Acropora millepora – формируют стабильное и долговременное прикрепление к субстрату рифа.
«Коралловые рифы повсеместно приходят в упадок, и их восстановление часто зависит от повторного прикрепления и роста обломанных фрагментов, но этот процесс не так прост, как кажется», – пояснил доктор Льюис. «Даже после десятилетий изучения кораллов мы до сих пор не до конца понимаем, как именно фрагменты прикрепляются и как сделать усилия по восстановлению более эффективными».
В состав группы QUT также вошли профессор Питер Прентис и доцент Люк Нотдурфт, а их коллегами стали доктор Кристал Купер из Университета Западной Австралии и профессор Дэвид Саггетт из UTS.
Используя передовые методы микроскопии, учёные выявили трёхфазную последовательность, которой следуют коралловые фрагменты при прикреплении к поверхности рифа.
«Сначала они реагируют на контакт посредством иммунного ответа и трансформации своих тканей – почти как если бы они выворачивались наизнанку», – рассказал доктор Льюис.
«Затем они закрепляются с помощью этой новой мягкой ткани. И, наконец, они строят скелет, обычно внутри коралла, прикрепляя его к рифу с использованием специализированного придатка, который может ползать по субстрату рифа, используя свои клетки для наращивания скелета и стерилизации любых патогенов или других организмов, встречающихся на его пути».
Для фиксации этих стадий был применён целый комплекс методов высокоразрешающей визуализации, что позволило получить исключительно подробные данные о клеточной биологии кораллов.
Доктор Льюис отметил, что структура прикрепительного придатка играет решающую роль для успешного восстановления, поскольку она влияет на скорость, с которой фрагмент становится самодостаточным.
«Наши данные показывают, что хотя общий процесс прикрепления сохраняется у всех видов кораллов, существуют чёткие биологические различия, которые влияют на скорость и эффективность закрепления кораллов на рифе», – подчеркнул он.
Одним из заметных различий является прикрепительный придаток коралла и его эффективность в подавлении патогенов или даже других организмов, которые встречаются на его пути. Более сложные придатки способствуют более быстрому росту и образованию более прочных скелетов у одних кораллов по сравнению с другими.
В случае с Montipora mollis придаток был крупнее и сложнее, что обеспечивало более быстрое и прочное прикрепление. Однако у Pocillopora verrucosa придаток оказался тоньше и развивался медленнее, что может объяснить его более слабую первоначальную фиксацию.
«Мы также обнаружили, что крошечные нитевидные структуры, называемые мезентериальными нитями, играют более значительную роль и более разнообразны, чем мы предполагали ранее», – заявил доктор Льюис.
«Являясь частью внутренней анатомии коралла, они помогают фрагментам подготовиться к прикреплению, переваривая собственные ткани, которые больше не нужны – фактически, поедая себя изнутри».
«Это позволяет предположить, что они важны не только для прикрепления, но и для восстановления кораллов и сохранения их устойчивости в случае повреждения тканей, стресса или изменений окружающей среды».
По словам доктора Льюиса, эта работа продвигает методы восстановления рифов за пределы унифицированных подходов.
«Понимая процессы прикрепления, а также лежащие в их основе клеточные и скелетные различия между видами, мы можем более целенаправленно выбирать кораллы для восстановления и предсказывать, какие из них будут лучше всего расти в конкретных условиях, а также быстрее всего развиваться, адаптируя стратегии восстановления соответствующим образом», – уточнил учёный.
Исследование получило поддержку от Программы подготовки научных кадров правительства Австралии и Программы восстановления и адаптации рифов (RRAP) в партнёрстве с Фондом Большого Барьерного рифа.
Статья под названием Asexual reproduction in reef-building corals: Insights into fragment attachment to improve restoration and predict natural recovery была опубликована онлайн в журнале Royal Society Open Science.
