Скорость образования экзоскелета связали с устойчивостью кораллов к закислению океана

Биофизики смогли обнаружить место формирования экзоскелета каменистых кораллов с помощью микроскопии. Оказалось, что аморфный карбонат кальция зарождается внутри клеток каликобластов, а затем медленно кристаллизуется на поверхности экзоскелета. Кроме того, скорость кристаллизации карбоната влияет на устойчивость кораллов к закислению воды, пишут ученые в Journal of the American Chemical Society.

Экзоскелет каменистых кораллов состоит из арагонита — одной из кристаллических форм карбоната кальция CaCO₃. Ученые опасаются, что из-за процесса закисления океана экзоскелет будет разрушаться, что приведет к исчезновению многих видов каменистых кораллов. Тем не менее, их некоторые виды демонстрируют необычную устойчивость к закислению среды.

Существует много моделей развития экзоскелета и некоторые из них объясняют такую необычную устойчивость. В частности, наиболее общепринятая модель заключается в том, что аморфный карбонат кальция образуется внутри везикул каликобластов. Эти клетки не соприкасаются с окружающей водой и нечувствительны к ее закислению.

Биофизики из Университета Висконсина под руководством Пьюпы Гилберт (Pupa U. P. A. Gilbert) решили найти экспериментальное доказательство этой теории с помощью различных методов микроскопии. Они приготовили образцы трех представителей разных родов каменистых кораллов — Acropora sp., Stylophora pistillata и Turbinaria peltata, а затем изучили поверхность их экзоскелета.

Биофизики начали с фотоэмиссионной электронной спектроскопии вида Acropora sp., которая показала наличие частиц карбоната кальция вблизи поверхности экзоскелета (менее двух микрометров от поверхности, именно там располагается слой каликобластов). Затем с помощью спектромикроскопии ученые выяснили, что найденные частицы состоят из смеси арагонита, аморфного безводного карбоната кальция и его моногидрата. Так, авторы сделали вывод, что аморфные частицы образуются внутри клеток, предположительно, каликобластов, которые не соприкасаются с окружающей водой.

Когда ученые провели микроскопию двух других видов, они заметили, что все три значительно отличаются друг от друга средней толщиной и составом аморфного слоя. Авторы предположили, что это связано с разной скоростью кристаллизации карбоната на поверхности экзоскелета. Причем чем толще был аморфный слой, тем медленнее происходила кристаллизация и тем хуже кораллы переносили закисление среды (влияние закисления на разные виды кораллов описано в другой работе).

В результате биофизики смогли достоверно выяснить, где накапливаются аморфные частицы карбоната кальция у каменистых кораллов, хотя и точное место внутри клеток остается неизвестным. Также авторы измерили толщину слоя аморфных частиц (она составила от 2,1 до 0,9 микрометра) и предположили, что она связана с устойчивостью кораллов к закислению воды.

Ранее мы рассказывали о том, как закисление воды Северного Ледовитого океана может повлиять на его обитателей.

Михаил Бойм