Wenn der Winter naht, hocken sich viele Tierarten – von Bären und Eichhörnchen bis hin zu Schlupfwespen und ein paar glücklichen Menschen – für die nötige Ruhe nieder. Die Nördliche Sternkoralle (Astrangia poculata) tritt während dieser Zeit ebenfalls in einen Ruhezustand oder Ruhezustand ein. Aber was passiert mit seinem Mikrobiom, während es schläft?
Eine Studie unter der Leitung von University of California, Davis, Assistant Professor Anya Brown, fand heraus, dass sich mikrobielle Gemeinschaften verschieben, während diese Koralle in den Ruhezustand übergeht, was ihr einen wichtigen saisonalen Reset verschafft. Die Arbeit kann Auswirkungen auf Korallen in wärmeren Gewässern haben, die mit dem Klimawandel und anderen Umweltproblemen zu kämpfen haben.
„Ruhezustand ist im Grunde genommen eine Reaktion auf einen Umweltstressor – in diesem Fall Kältestress“, sagte Brown, der Teil des UC Davis Bodega Marine Laboratory in der Abteilung für Evolution und Ökologie ist. „Wenn wir mehr über diese Erholungsphase verstehen, könnte uns das helfen zu verstehen, welche Mikroben für die Erholung von Korallen in wärmeren tropischen Systemen verantwortlich sein könnten.“
Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Angewandte und Umweltmikrobiologie mit Wissenschaftlern der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und der Roger Williams University, ist die erste, die eine anhaltende Veränderung der mikrobiellen Gemeinschaft mit Ruhephase in einem Meerestier demonstriert.
„Diese Studie zeigt, dass Mikroben auf Stress reagieren und sich in einem vorhersehbaren Muster erholen“, sagte Co-Autorin Amy Apprill, assoziierte Wissenschaftlerin am WHOI. „Es ist ein grundlegendes Wissen, das uns helfen kann, Probiotika oder andere mikrobielle Behandlungen für gestresste tropische Korallen zu entwickeln.“
Während du geschlafen hast
Von Oktober 2020 bis März 2021 tauchten Forscher 60 Fuß tief in fast 40 Grad Fahrenheit kaltes Wasser, um 10 verschiedene Kolonien der Koralle A. poculata von einem Dock in Woods Hole, Massachusetts, zu sammeln. Diese Koralle kommt in atlantischen Gewässern vor, die sich vom Golf von Mexiko bis nach Massachusetts erstrecken. Wenn die Wassertemperatur abkühlt, zieht die Koralle ihre Tentakel ein, hört auf zu fressen oder reagiert auf Berührungen und geht in den Ruhezustand.
Die Wissenschaftler charakterisierten die Mikrobiome der Wildkoralle vor, während und nach der Ruhephase. Sie fanden heraus, dass, während die Koralle „schläft“, ihr Mikrobiom nährstoffliebende und mit Krankheitserregern assoziierte Mikroben abgibt, während es Mikroben vermehrt, die Stickstoff beitragen können, während die Koralle nicht mehr frisst. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass diese Umstrukturierung den Korallen hilft, ihre mikrobielle Gemeinschaftsstruktur aufrechtzuerhalten.
„Wir haben seit langem die Hypothese aufgestellt, dass die saisonale Ruhephase von Astrangia es dem Korallenmikrobiom ermöglicht, sich zurückzusetzen und umzustrukturieren“, sagte Co-Autor Koty Sharp, außerordentlicher Professor an der Roger Williams University. „Unsere Forschung hat Beweise für ein Mischen während dieser Ruhephase gefunden, die uns helfen könnten, mikrobielle Partner zu identifizieren, die der Schlüssel zur Gesundheit der Korallen und zur Erholung von Störungen sind.“
Warum wacht Koralle auf?
Mit dieser Studie gesellt sich nun eine Meeresart – die Koralle A. poculata – zu Bären, Eichhörnchen, Grillen und anderen auf die Liste der Tiere, bei denen Mikrobiome gefunden wurden, die sich während ihres Ruhezustands verändern. Beispielsweise spielt das Darmmikrobiom des Ziesels eine wichtige Rolle beim Stickstoffrecycling, während das Eichhörnchen während des Winterschlafs fastet.
„Diese Arbeit wirft viele Fragen auf“, sagte Brown. „Eine große Frage ist: Warum wacht die Koralle im frühen Frühling auf? Diese Studie legt nahe, dass wichtige mikrobielle Gruppen eine wichtige Rolle dabei spielen können, den Beginn oder das Auftauchen der Ruhe dieser Koralle und die Regulierung ihres Mikrobioms auszulösen.“
Mehr Informationen:
Anya L. Brown et al, Reshuffling of the Coral Microbiome during Dormancy, Angewandte und Umweltmikrobiologie (2022). DOI: 10.1128/aem.01391-22