Новое исследование Колумбийского университета предоставляет больше доказательств того, что генетическое секвенирование может выявить эволюционные различия в кораллах, создающих рифы, что однажды может помочь ученым определить, какие разновидности могут адаптироваться к более теплым морям.
Результаты, опубликованные в журнале Science 17 июля, дают представление о генетических процессах, которые позволяют некоторым кораллам противостоять резким климатическим изменениям, которые могут дополнить или улучшить текущие усилия по сохранению.
«Нам нужно использовать как можно больше инструментов, чтобы вмешаться, иначе мы продолжим видеть исчезновение коралловых рифов», – сказал Закари Фуллер, доктор биологических наук из Колумбийского университета и первый автор исследования. "Использование геномики может помочь определить, какие кораллы способны жить при более высоких температурах, и выявить генетические варианты, связанные с устойчивостью к изменению климата."
Коралловые рифы, встречающиеся по всему миру в тропических океанах, являются одной из самых разнообразных и ценных экосистем на Земле. На самом деле они являются живыми колониями животных и важны по многим причинам.
Рифы являются средой обитания для большого разнообразия морских видов; защитить береговую линию от штормов, наводнений и эрозии; и помочь поддержать рыболовство и туризм.
В конце 1990-х годов рифы по всему миру испытали первую волну массового обесцвечивания, которое происходит, когда высокие температуры воды разрушают симбиотические отношения с красочными водорослями колонии, в результате чего кораллы становятся белыми. Потеря фактически приводит их к голоданию, поскольку кораллы зависят от фотосинтезирующих водорослей, которые живут в их тканях, в поисках питательных веществ.
Рифы могут восстанавливаться после обесцвечивания, но продолжительные периоды экологического стресса могут в конечном итоге их убить.
Исследования Колумбийского университета в некоторой степени предсказывают, какие кораллы могут выдерживать необычно высокие температуры и сопротивляться обесцвечиванию.
«Геномика позволяет нам изучить генетические различия, которые могут повлиять на выживаемость и устойчивость к отбеливанию, помогая нам понять, как мы можем поддерживать здоровье кораллов», – сказала Молли Пржеворски, профессор кафедры биологических наук и системной биологии Колумбийского университета и старший автор исследования.
Чтобы собрать свои генетические данные, Фуллер, Пржеворски и их сотрудники из Австралийского института морских наук проанализировали 237 образцов, собранных в 12 местах вдоль Большого Барьерного рифа, сгенерировав последовательности высочайшего качества среди всех кораллов на сегодняшний день.
Секвенирование позволило исследователям искать в геноме признаки адаптации и находить генетически отличные вариации, связанные с толерантностью к отбеливанию.
«Мы обнаружили, что ни один ген не отвечает за различия в реакции кораллов на обесцвечивание, но вместо этого на этот признак влияют многие генетические варианты», – сказал Фуллер. «Сами по себе каждый из них имеет очень небольшой эффект, но, если взять их вместе, мы можем использовать все эти варианты, чтобы предсказать, какие кораллы смогут выжить в условиях более жарких морей."
Фуллер и Пржеворски заявили, что полученные данные открывают для биологов-кораллов путь к дальнейшему поиску штаммов, которые могут лучше справляться с потеплением океана, и позволяют использовать аналогичные подходы, которые могут быть использованы для других видов, подвергающихся наибольшему риску из-за изменения климата.
«Лучший шанс спасти то, что осталось от коралловых рифов Земли, – это смягчить последствия изменения климата за счет быстрого сокращения выбросов парниковых газов», – сказал Фуллер. "Между тем, генетические подходы могут выиграть нам время."
Соавторы исследования включают Австралийский институт морских наук (AIMS), Институт Агурон, Gencove Inc., и Техасский университет в Остине.