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 cervicornisна островах и в материковых частях побережья Карибского моря.

Фото: Коралловые полипы через день после начала эксперимента. Kawamura et al / Frontiers in marine science, 2021