Кораллы приманили симбиотические микроорганизмы зеленым светом

Кораллы приманивают к себе симбиотические микроорганизмы Symbiodinium зеленым светом, сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences. Они вырабатывают зеленый флуоресцентный белок, который «работает» при облучении синим светом, и динофлагелляты движутся по направлению к источнику свечения.

В клетках большинства кораллов обитают симбиотические микроорганизмы из рода Symbiodinium, их часто называют зооксантеллами. Способные к фотосинтезу микроорганизмы снабжают кораллы питательной органикой в обмен на защиту и неорганические вещества. Кораллы бóльшую часть жизни проводят на одном месте, а количество свободноплавающих зооксантелл на коралловых рифах довольно мало. Поэтому кораллам очень бы помогла какая-нибудь приманка, которая позволила бы привлечь к ним микроорганизмы, и тут есть разные точки зрения. Одни ученые считают, что кораллы привлекают зооксантелл, выбрасывая химические вещества. По другой гипотезе, которую пока никто не проверял, кораллы синтезируют зеленый флуоресцентный белок и приманивают микроорганизмы зеленым свечением, которое он испускает.

Японские биологи под руководством Шуничи Такахаши (Shunichi Takahashi) из Университета перспективных исследований решили проверить, действительно ли кораллы могут приманивать зооксантелл зеленым светом. Ученые провели серию экспериментов. Сначала они проверили, обладают ли симбиодиниумы фототаксисом (способностью ориентироваться и двигаться по направлению к свету или от него). Для этого они облучали воду с зооксантеллами светом разной длины волны и смотрели, куда они будут двигаться. Оказалось, что микроорганизмы лучше всего реагировали на зеленый свет. Кроме того, они двигались по направлению к источникам слабого фиолетового, синего и красного света.

Затем исследователи проверили, привлекают ли зооксантелл с помощью зеленого света настоящие кораллы. Для этого они использовали кусочки живого и мертвого коралла Echinophyllia aspera, который при облучении синим светом испускает зеленое свечение. Авторы покрыли кусочки кораллов прозрачным пластиком, чтобы исключить приманивание микроорганизмов химическими веществами. Ученые положили кораллы в контейнеры с водой, в которой плавали зооксантеллы, облучили их синим светом, а затем посчитали плотность клеток вблизи живого и мертвого кораллов. Оказалось, что рядом с живым кораллом, который облучали синим светом, концентрация микроорганизмов была в 10 раз выше, чем в начале эксперимента. В то же время к живым кораллам, которые не испускали зеленого свечения, или к мертвым кораллам зооксантеллы не приближались.

Чтобы убедиться, что кораллы привлекают микроорганизмы именно с помощью зеленого свечения, авторы статьи проверили, будут ли они двигаться по направлению к пластиковому диску, выкрашенному зеленой флуоресцентной краской. Выяснилось, что при облучении диска синим светом, зооксантеллы двигались по направлению к нему. Если же выкрашенный краской диск облучали зеленым или красным светом или оставляли в темноте, плотность симбиодиниумов рядом с ним не увеличивалась, также они игнорировали белый пластиковый диск.

В заключение исследователи проверили, как зооксантеллы себя ведут непосредственно на рифе, окружающем окинавский остров Сесоко-дзима. Они поместили на риф на три часа девять пар ловушек, одна из которых была выкрашена зеленой флуоресцентной краской, другая — нет. Потом они взяли воду, попавшую в ловушки, и проанализировали в ней количество зооксантелл. В флуоресцентных ловушках было в 2,5 раза больше микроорганизмов, чем в контрольных.

Кораллы не только привлекают микроорганизмы-симбионты. В стрессовых условиях (при резком изменении температуры или солености) они, наоборот, выбрасывают из себя зооксантелл. После этого кораллы часто погибают, а если и сохраняют жизнеспособность, то их рост резко замедляется. В 2016 году произошло массовое обесцвечивание кораллов, которое затронуло Карибское и Красное моря, часть Индийского и весь Тихий океан. По оценкам исследователей, в результате на Большом Барьерном рифе погибло 30 процентов мелководных кораллов. А не так давно процесс обесцвечивания впервые сняли на видео.