Биологи впервые понаблюдали за образованием симбиоза водоросли и коралла в лаборатории
Японские ученые впервые смоделировали in vitro формирование симбиоза коралловых полипов и водорослей динофлагеллят. Уже через полчаса после начала эксперимента 40 процентов клеток полипов захватили водоросли. Работа, опубликованная в Frontiers in Marine Science, поможет изучить, как кораллы и водоросли реагируют на стрессовые факторы окружающей среды.
Коралловые полипы, из которых формируются рифы, образуют симбиоз с водорослями динофлагеллятами. Кораллы предоставляют водорослям неорганические вещества для их существования, а водоросли снабжают полипы продуктами фотосинтеза. Эти взаимоотношения важны для выживания кораллов: при нагревании и загрязнении воды коралловые полипы теряют своих симбионтов, белеют и разрушаются. Ученые пытаются воздействовать на динофлагеллят, чтобы помочь кораллам выжить. Они вывели штаммы динофлагеллят Cladocopium goreaui, устойчивые к перегреву. Такие симбионты сохранятся у кораллов даже при высоких температурах.
Для того чтобы придумать новые методы защиты кораллов от разрушения, нужно лучше разобраться в механизмах их симбиоза с динофлагелятами. Эти симбиотические отношения изучались во многих исследованиях, но неотвеченными еще остаются много вопросов, касающихся поглощения динофлагеллят клетками полипов. Кроме того, многие попытки создать культуру клеток коралловых полипов in vitro не увенчались успехом, поэтому перед учеными стоит задача смоделировать первые стадии образования симбиоза водорослей и коралла в лабораторных условиях.
Японские ученые под руководством Нориюки Сато (Noriyuki Satoh) из Университета Окинавы смогли успешно вырастить культуру клеток коралловых полипов Acropora tenius в чашках Петри, а затем решили изучить начальные стадии формирования их симбиоза с водорослями. Биологи добавили в чашки Петри с коралловыми полипами динофлагелляты Breviolum minutum, а затем наблюдали за ними в микроскоп.
Через несколько десятков секунд клетки коралловых полипов начали двигаться и захватывать водоросли с помощью ламеллоподий (выростов клетки). Некоторые клетки кораллов захватывали сразу несколько динофлагеллят. Через 30 минут после начала эксперимента 40 процентов клеток полипов захватило водоросли.
Через день некоторые полипы разрушили клетки водорослей на отдельные фрагменты, а другие полипы заключили их в мембранные мешочки. Авторы работы считают, что это наблюдение поможет понять, как эволюционировали кораллы. Скорее всего, изначально они питались водорослями, а потом динофлагелляты стали их симбионтами.
Исследователи говорят, что проведенный ими эксперимент занимает мало времени и его легко воспроизвести повторно, поэтому они надеются, что их работа поможет больше узнать о биологии коралловых полипов в будущем. Группа Нориюки Сато планирует изучить, как кораллы и водоросли реагируют на стресс, например повышение температуры окружающей среды.
Недавно исследователи поняли, что кораллы начали гибнуть уже в середине XX века. К такому выводу они пришли, изучив многолетнюю динамику популяций кораллов Acropora palmata и Acropora cervicornis на островах и в материковых частях побережья Карибского моря.
Анастасия Кузнецова
Однако они чуть чаще обращали внимание на крики собственного потомства и на крики детенышей низкоранговых самок
Приматологи из Германии и Индонезии исследовали реакцию самцов промискуитетных хохлатых макаков на крики детенышей. Выяснилось, что самцы этого вида в целом не склонны к заботе о потомстве, нечасто реагируют на такие крики и вмешиваются в конфликт. Однако это случается чаще, если кричит их собственный детеныш, детеныш самки, с которой самец в дружеских отношениях или детеныш низкоранговой самки. Вероятно, самцы способны отличать своих детенышей или помогать тем, кому в самом деле требуется помощь. Результаты опубликованы в International Journal of Primatology. Хохлатые макаки (Macaca nigra) живут на острове Сулавеси в группах, состоящих из несколько самок и меньшего количества самцов. Как и многие приматы, они ведут промискуитетный образ жизни, поэтому самцы не могут быть уверены в своем отцовстве. Любая форма отцовской заботы у этого вида вероятнее всего будет ограничена определенными ситуациями, однако она может иметь место, поскольку детская смертность среди хохлатых макаков высокая. Одно из предыдущих исследований Дафны Керхоас (Daphne Kerhoas) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и ее коллег показало, что самцы хохлатых макаков иногда формируют с детенышами что-то вроде дружеской диады и проводят друг с другом больше времени. Однако выяснилось, что эту связь лучше объясняет не отцовство самцов, а их дружба с матерью детеныша. Вероятно, это увеличивает вероятность спариваться с этой самкой в дальнейшем. Теперь Керхоас с коллегами из Германии и Индонезии исследовала, как самцы хохлатых макаков реагируют на крики детенышей, которые те издают во время конфликтов с другими самцами и самками или — что случается реже — с другими детенышами. В таких ситуациях детенышам может быть нужна помощь прямо сейчас, и самцы должны быть заинтересованы в сохранении своего потомства, если, конечно, они способны его отличать на слух. Тогда самцы могут мирно вмешиваться в конфликт. Если же свое потомство они не отличают, по крайней мере они могут стремиться сберечь потомство самок, с которыми планируют спариваться. Ученые наблюдали за тремя группами приматов, живущими в заповеднике Тангкоко (Сулавеси, Индонезия). В каждой группе было от 13 до 25 размножающихся самок и от 4 до 11 взрослых самцов. Детенышей во всех группах было 35, но 5 из них не дожили до года. Исследователи также фиксировали, как часто самцы взаимодействуют с самками, чтобы понять, находятся ли они в дружеских отношениях. Для всех детенышей ученые определили наиболее вероятного отца с помощью анализа ДНК из фекалий. Самцы реагировали на крики детенышей не очень часто: из 2637 зафиксированных криков только 314 привлекли самцов (около 12 процентов всех случаев). Чаще всего на крик детеныша реагировал один самец (275 случаев), реже — двое (37 случаев) и в двух случаях — трое самцов. На крики собственного потомства самцы обращали внимание несколько чаще — с вероятностью 2,4 процента против 1,6 процента. Также они реагировали чаще, если детеныш был их другом (2,7 процента против 1,8), или если их другом была мать детеныша (2,4 процента против 1,8). Самцы охотнее отзывались на крики детенышей низкоранговых самок (2,2 процента против 1), которые более уязвимы. Также влиял ранг самого самца — высокоранговые особи отзывались с вероятностью в 2,1 процента, а макаки с самым низким рангом — с вероятностью 1,5 процента. А вот присутствие матери никак не повлияло на реакцию самцов. Полученные данные авторы рекомендуют интерпретировать осторожно. Вероятно, самцы могут распознавать свое потомство — основываясь на своем ранге (альфа-самец оплодотворяет большинство самок в группе), на том, как часто они спаривались с их матерью или на внешних признаках. Если так, то можно предположить ограниченную отцовскую заботу у этих приматов, направленную в основном на то, чтобы детеныши выжили. Не исключено, что они ошибочно принимают детенышей за своих. То, что самцы в целом нечасто отзываются на крики детенышей и вмешиваются в конфликт, может объясняться тем, что они оценивают свои риски: низкоранговый самец может просто не захотеть вступать в потенциальный конфликт с другим самцом. Еще возможно, что самцам просто не хватает времени (учитывая то, что один самец может быть отцом сразу многих детенышей), или самцы и детеныши не получают никакой выгоды от отцовской заботы на постоянной основе. Ранее ученые выяснили, что самцы шимпанзе, которые тоже не формируют моногамных пар, проявляют отцовскую заботу и проводят со своими детенышами больше времени, чем с другими, до тех пор, пока тем не исполняется полтора-два года. А вот самцы мармозеток активно заботятся о потомстве — и это помогает детенышам выживать.