Геномный анализ сообществ бактерий не подтвердил, что патологические образования на кораллах возникают из-за возможного переноса бактерий живущими на кораллах микроскопическими веслоногими ракообразными (копеподами) и сопутствующего заражения. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Scientific Reports.
Микробные сообщества — микробиомы — кораллов чрезвычайно сложны и разнообразны. Они в значительной мере влияют на жизнеспособность коралловых колоний и их устойчивость к болезням. В свою очередь, сами микробиомы кораллов подвергаются воздействию чужих бактерий, которые могут привноситься туда различными симбионтами, такими как массовые и разнообразные копеподы, размер которых обычно не превышает одного миллиметра. Ученые предположили, что копеподы не только непосредственно влияют на состояние коралла, питаясь их тканями и выделениями, но и могут заражать коралл патогенными и потенциально опасными микроорганизмами, подобно тому, как это делают наземные членистоногие (комары и клещи).
Согласно предположению, именно влияние бактерий, приносимых копеподами, вызывает возникновение коралловых новообразований — галлов — в которых копеподы и поселяются. Потенциальное воздействие копепод, вызывающих возникновение галлов, на состояние кораллов остается до настоящего времени неизученным. Известно, что некоторые копеподы могут выступать в качестве переносчиков инфекций. Теоретически это могло бы облегчить жизнь симбиотической копеподы в коралле, подавляя естественные механизмы защиты хозяина. И если микроскопические веслоногие рачки действительно связаны с распространением коралловых болезней, то по составу бактерий микробиом пораженной коралловой ткани и симбиотической копеподы должны во многом совпадать, и, с другой стороны, отличаться от здоровых участков той же коралловой колонии.
В поисках таких патогенов или микробных комплексов, специфичных для симбиотических копепод, и коралловых галлов, вызванных ими, международная группа исследователей провела подробный анализ микробного сообщества копепод как симбионтов кораллов с использованием метагеномного секвенирования гена 16S рРНК (который есть у всех бактерий). Это первое исследование кораллов и симбиотических копепод, в котором биологические гипотезы были проверены точными математическими расчетами, а анализ микробного состава исследован у каждой отдельной особи микроскопического ракообразного. В состав научного коллектива вошли сотрудники и аспиранты МГУ им. М.В. Ломоносова, Института генетики РАН, Института проблем передачи информации им А.А. Харкевича РАН, Сколковского института науки и технологий, Высшей школы экономики, Центра по исследованию Красного моря Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) и Центра биоразнообразия Naturalis (Нидерланды).
Для исследований взяли две копепод-коралловые системы, впервые обнаруженные недавно морскими биологами МГУ: Карибский коралл «морской веер» Gorgonia ventalina с живущими в нем копеподами рода Sphaerippe и модельный вид красноморского рифообразующего коралла Stylophora pistillata с копеподами рода Spaniomolgus. На основании собранного биологами материала биоинформатики провели анализ микробиома двух разных коралловых сообществ с акцентом на идентификацию бактерий, предположительно вовлеченных в образование галлов. Дальнейшие статистические расчеты показали, что по составу микробиома эти две системы разнятся, однако микробиомы здоровых кораллов, галлов и копепод в этих системах отличаются друг от друга меньше, чем между системами. Исследователи обнаружили, что во всех пробах и вопреки первоначальным ожиданиям образцы галлов имели микробиомы, аналогичные таковым здоровых кораллов, но с несколько иной структурой.
На фото: (a) Карибский коралл «морской веер» Gorgonia ventalina (Alcyonacea) с розовыми галлами (b, отмечено стрелками), вызванными копеподами рода Sphaerippe; (с ) женская особь копеподы рода Sphaerippe, вид снизу, изображение сканирующего электронного микроскопа. (d) модельный вид красноморского рифообразующего коралла Stylophora pistillata с изменениями отростков (e, отмечено стрелками), вызванных копеподами рода Spaniomolgus. (f) женская особь копеподы рода Spaniomolgus, вид снизу-сбоку. Фото В.Н. Иваненко, МГУ.
В анализируемых микробиомах не было найдено никаких явных доказательств того, что микробиом копеподы, поселившейся в коралле, воздействует на микробное сообщество кораллового галла. Таким образом, хотя влияние симбионта на процесс образования галловой ткани в коралле исключать нельзя, но в микробиоме полностью сформированных коралловых галлов исследованных симбиотических комплексов какого-либо влияния не наблюдается.
“Результаты исследования, на мой взгляд, показали актуальность дальнейших работ по изучению микробного состава других симбиотических комплексов беспозвоночных, включающих массовых микроскопических ракообразных, большинство из которых, как ни удивительно, — новые виды. Будет интересно посмотреть микробный состав симбиотических комплексов разных беспозвоночных, проявляющих разный характер и силу симбиотических отношений. Приобретенный нами опыт будет полезен при планировании дальнейших исследований,” — комментирует результаты работы Вячеслав Иваненко, ведущий научный сотрудник Лаборатории морфологии, экологии и систематики беспозвоночных биологического факультета МГУ.
Работы по анализу данных, проведенные в ИППИ РАН, были поддержаны грантом Российского научного фонда 14-50-00150. Работа по сбору и исследованию образцов была проведена в МГУ имени Ломоносова при поддержке грантов Российского Фонда Фундаментальных Исследований.