Voor het eerst werden koraalcellen gezien die algen doorslikken

Voor het eerst ter wereld hebben wetenschappers in Japan individuele steenkoraalcellen waargenomen die eencellige algen opnemen die fotosynthese uitvoeren.

De microalgen, bekend als dinoflagellaten, worden overspoeld met cellen gekweekt van rotsachtig koraal, fijne acroporaWetenschappers genoemd in het tijdschrift Grenzen in mariene wetenschappen.

“Dinoflagellaten zijn essentieel voor het behoud van de gezondheid en vitaliteit van koralen”, zegt professor Noriyuki Satoh, senior auteur van de studie en hoofd van de eenheid mariene genomica aan de Graduate University of Okinawa Institute of Science and Technology. “Koraalcellen nemen de algen op en geven ze beschutting en de bouwstenen voor fotosynthese. In ruil daarvoor geven de algen de koralen de voedingsstoffen die ze maken.”

In de afgelopen decennia is deze fundamentele relatie echter onder druk komen te staan. Als gevolg van vervuiling, verzuring en stijgende oceaantemperaturen, verdrijven gestresste koraalcellen microscopische en gekleurde algen in massale bleekgebeurtenissen, wat resulteert in uitgestrekte gebieden met dode witte koralen.

rotsachtig koraal van Acroporidae familie – meer alledaags type van koralen gevonden in tropische en subtropische riffen – zijn bijzonder kwetsbaar voor deze verblekingsgebeurtenissen. Deze snelgroeiende koralen leggen skeletten van calciumcarbonaat en spelen zo een grote rol bij de opbouw koraalrif.

Professor Kaz Kawamura van de Universiteit van Kochi legde uit: “Om het rif te behouden, is het essentieel voor ons om het partnerschap tussen rotskoralen en de algen die in deze dieren leven, op eencellig niveau volledig te begrijpen.” Maar tot voor kort was het heel moeilijk om dat voor elkaar te krijgen.”

Koraalcellen zijn notoir moeilijk te kweken, dus wetenschappers moesten voorheen vertrouwen op experimentele systemen voor andere nauw verwante mariene organismen, zoals Zeeanemonen, om het mechanisme te bestuderen van hoe dinoflagellaten cellen binnenkomen en verlaten.

Het onderzoeksteam maakte pas in april 2021 een grote sprong voorwaarts en rapporteerde in mariene biotechnologie Ze slaagden erin verschillende soorten steenkoraallarven te kweken, fijne acropora, Bij Petri schalen.

In deze studie concentreerden de wetenschappers zich op een enkele koraalcellijn genaamd IVB5. Veel cellen in deze lijn hebben vergelijkbare kenmerken als endodermcellen, wat betreft vorm, gedrag en genetische activiteit. Belangrijk is dat bij hele koraalorganismen het de endodermcellen zijn die de algen overspoelen.

Wetenschappers toegevoegd dinoflagellaatEn de Minute Breviolum, naar een petrischaal met IVB5-koraalcellen.

Al snel vormde ongeveer 40% van de koraalcellen op de boerderij lange, vingerachtige uitsteeksels die de kinetochondriën raakten. Daarna “slikten” de algen zich in, in een proces dat ongeveer 30 minuten duurde.

“Het was geweldig om te zien – het was bijna een droom!” zei professor Satoh.

Gedurende de volgende twee dagen werden de algen in de cel ofwel in fragmenten gebroken of met succes ingekapseld in membraangebonden zakjes, vacuolen genaamd, in de cellen. Voor onderzoekers duidt dit op hoe de relatie duizenden jaren geleden kan zijn begonnen.

Mede-eerste auteur Dr. Satoko Sekida van Kochi University suggereerde: “Het kan oorspronkelijk zijn dat voorouders van koralen deze algen hebben ingenomen en gebroken om voedsel te krijgen. Maar na verloop van tijd evolueerden ze om in plaats daarvan algen te gebruiken voor fotosynthese.” .

Onderzoekers gebruiken nu Elektronenmicroscopen Voor meer gedetailleerde foto’s van hoe koralen flagella opnemen. Ze werken ook aan genetische experimenten om de betrokken koraalgenen te identificeren.

Op dit punt bevatten de koraalcellen: algen Ze leven ongeveer een maand voordat ze sterven. In de nabije toekomst hoopt het team te komen tot een stabiele cultuur waarin koralen en flagellaten zich samen kunnen voortplanten.

“Dit zal heel spannend zijn, omdat we dan nieuwe vragen kunnen stellen, zoals hoe koralen reageren als ze onder stress staan”, zei professor Satoh. “Dit kan ons een vollediger begrip geven van hoe bleking optreedt en hoe we het kunnen verminderen.”