Bylo zjištěno, že tenké bakterie udržují zdraví korálových útesů

V korálových útesech, jako je na obrázku Los Jardins de la Reina, existují bakterie, které mohou pomoci chránit korály před určitou nutriční nerovnováhou. Uznání: Robert Walker

Bakterie drhnou dusík, mohou chránit před určitými nutričními zátěžemi.

Korály se vyvinuly po tisíce let, aby mohly žít a dokonce prospívat ve vodě s malým množstvím živin. Ve zdravých útesech je voda často obzvláště čistá, hlavně proto, že korály nalezly způsoby, jak co nejlépe využít těch pár zdrojů kolem nich. Jakákoli změna v těchto podmínkách může vyvést zdraví korálů z rovnováhy.

Nyní vědci z S A oceánografický institut Woods Hall (WHOI) ve spolupráci s oceánografy a mořskými biology na Kubě identifikoval bakterie žijící v tenkých biologických filmech několika druhů korálů, které mohou pomoci chránit korály před určitou nutriční nerovnováhou.

Tým zjistil, že tyto bakterie mohou přijímat a „drhnout“ dusík z prostředí korálů. Při nízkých koncentracích může být dusík pro korály základní živinou, která jim dodává energii pro růst. Ale nadměrný dusík, například z výluhů hnojiv bohatých na dusík do oceánu, může způsobit rozkvět řas. Řasy mohou o zdroje bojovat s korály, takže útesy jsou stresované a nabílené.

Přijetím přebytečného dusíku mohou nedávno identifikované bakterie zabránit konkurenci řas, a tak sloužit jako drobní ochránci korálů, ve kterých žijí. Zatímco korály po celém světě zažívají rozsáhlý stres a bělení od globálního oteplování, zdá se, že některé druhy našly způsoby, jak se chránit před jinými zdroji stresu souvisejícími s dusíkem.

“Jedním z aspektů hledání těchto organismů ve spojení s korály je, že existuje přirozený způsob, jak jsou korály schopné bojovat proti antropogenním dopadům, alespoň pokud jde o dostupnost dusíku, a to je velmi dobrá věc,” říká Andrew Babin, Doherty. Assistant Professor of Ocean Exploration na MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences. „Může to být velmi přirozený způsob, jak se útesy mohou alespoň do určité míry chránit.“

Bin a kolegové ohlásili svá zjištění b ISME DIAL.

Vědci inkubovali fragmenty korálů

Vědci inkubovali fragmenty korálů v buňkách, které obsahovaly, aby změřili rychlost antimikrobiální aktivity, jak je vidět vlevo. Profesor MIT Andrew Babin zřizuje inkubátor vpravo. Uznání: s laskavým svolením Andrew Babin

Analogy mrtvé zóny

Babinova skupina zkoumá, jak mořské komunity v oceánu vracejí dusík, klíčovou součást života. Dusík v oceánu může mít různé formy, jako je amoniak, dusitany a dusík. Bean se zvláště zajímal o studium toho, jak byl dusík nebo dusík přijímán v lidských prostředích – v oceánu oblasti chudé na kyslík, známé také jako „mrtvé zóny“, kde se ryby vyskytují jen zřídka a mikrobiální život může prospívat.

„Místa bez dostatku kyslíku pro ryby jsou tam, kde bakterie začínají dělat něco jiného, ​​a to nás vzrušuje,“ říká Babin. „Mohou například začít konzumovat dusičnany, které mají vliv na plodnost určité části vody.“

Mrtvé zóny nejsou jedinými anoxickými oblastmi v oceánu, kde bakterie vykazují chování dusíku. Prostředí s nízkým obsahem kyslíku lze nalézt v menších měřítcích, například v biologických filmech, slizu bohatém na bakterie, který pokrývá mořské povrchy od strouhaného granátu až po korálové útesy.

„Máme v sobě biologické filmy, které umožňují různé anaerobní procesy,“ poznamenává Babin. „Totéž platí o korálech, které mohou vytvářet tunu hlenu, který slouží jako bariéra kyslíku.“

Navzdory skutečnosti, že korály jsou blízko povrchu a v dosahu kyslíku, Babin přemýšlel, zda by se korálový sliz použil k propagaci „anoki kapes“ nebo koncentrovaných oblastí s nízkým obsahem kyslíku, kde by mohly prospívat bakterie konzumující dusičnany.

Přinesl tuto myšlenku mořské mikrobiologce WHOI Amy Appeal a v roce 2017 vyrazili vědci s týmem plavby na Kubě, kde April navrhla studii korálů v chráněném národním parku Jardins de la Reina nebo zahradách. Královny.

„Tato chráněná oblast je jedním z posledních úkrytů pro zdravé korály z Karibiku,“ říká Babin. „Naší nadějí bylo prozkoumat jednu z těchto méně postižených oblastí, abychom získali základy pro určitou dynamiku dusíkového cyklu spojenou se samotnými korály, což by nám umožnilo pochopit, co by antropogenní porucha s tímto systémem udělala.“

Kartáč na koště

Při zkoumání útesů vědci odebrali malé vzorky druhů korálů, které se v této oblasti vyskytovaly hojně. Na palubě lodi inkubovali každý korálový vzorek ve své vlastní mořské vodě spolu s dusíkatým indikátorem – o něco těžší verzí molekul přirozeně se vyskytujících v mořské vodě.

Vrátili vzorky do Cambridge a analyzovali je pomocí hmotnostního spektrometru k měření rovnováhy molekul dusíku v čase. V závislosti na typu molekuly spotřebované nebo produkované ve vzorku byli vědci schopni odhadnout rychlost redukce dusíku a skutečně denitrifikace nebo zvýšení dalších metabolických procesů.

Téměř v každém vzorku korálů zaznamenali vyšší denitrifikační rychlosti než většina ostatních procesů; Molekula pravděpodobně něco zachytilo na samotném korálu.

Vědci odkapali povrch každého korálu a vypěstovali tenké vzorky na Petriho miskách, které testovali na specifické bakterie známé jako metabolismus dusíku. Tato analýza odhalila velké množství bakterií drhnoucích dusík, které žily ve většině vzorků korálů.

„Naše výsledky naznačují, že tyto organismy žijící ve spojení s korály mají způsob čištění velmi místního prostředí,“ říká Babin. „Existuje několik druhů korálů, jako je tento mozkový korál Diplomacie, Které vykazují obzvláště rychlý cyklus dusíku a jsou docela tvrdé, dokonce i díky antropogenním změnám Acropora, Který se nachází v drsných podmínkách v celém Karibiku, vykazuje velmi málo jízdy dusíkem. “

Je stále nejasné, zda bakterie drhnoucí dusík přímo přispívají ke zdraví korálů. Výsledky týmu jsou prvním důkazem takového vztahu. Dále Babin plánuje studovat další části oceánu, například tropický Pacifik, aby zjistil, zda podobné bakterie existují na jiných korálech a do jaké míry pomáhají bakterie chránit jejich hostitele. Jeho odhad je, že jejich role je podobná bakteriím v našich systémech.

„Čím více se díváme na lidský mikrobiom, tím více chápeme, že organismy, které s námi žijí, fungují zdravě,“ říká Babin. „Totéž platí o korálových útesech. Je to korálový mikrobiom, který definuje zdraví korálového systému. A to, co se snažíme udělat, je odhalit pouze to, které metabolity jsou součástí této bakteriální sítě v korálovém systému.“

Odkaz: „Objev a kvantifikace anaerobního metabolismu dusíku mezi oxidovanými kubánskými tropickými korály“ Andrew R. Babin, Tyler Thamesi, Diana Dumit, Laura Weber, Maria Victoria Iglesias Rodriguez, Sarah L. Schwartz, Michael Armantros a Scott D. . Amy Appeal, 20. prosince 2020, ISME DIAL.
DOI: 10.1038 / s41396-020-00845-2

Tuto studii podpořily mimo jiné MIT Sea Grant, Nadace Simmons, MIT Montrym, Ferry a mTerra Funds a Bruce Heflinger 69 ‘, SM ’71, PhD ’80.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.