eDNA-Methoden ermöglichen einen Echtzeit-Einblick in die Gesundheit von Korallenriffen

Der menschliche Darm ist voller Mikroben. Einige Mikroben können Menschen krank machen, während andere für das Gleichgewicht der Darmgesundheit verantwortlich sind. Aber der Mensch ist nicht die einzige Spezies, deren Gesundheit von diesen Mikroorganismen abhängt. Korallenriff-Ökosysteme sind auf Mikroorganismen angewiesen, um organische Stoffe und Nährstoffe zu recyceln. Diese Zellen helfen auch dabei, Korallen und anderes Leben, das auf Riffe angewiesen ist, zu ernähren.

Forscher des WHOI untersuchten die Mikroben im Korallenriffwasser, indem sie acht Riffe auf den US-amerikanischen Jungferninseln über einen Zeitraum von sieben Jahren untersuchten, einschließlich Perioden mit Hurrikanen und Störungen durch Korallenkrankheiten.

„Korallenriffe sind seit Jahrzehnten rückläufig. Klimawandel, Hurrikane, Krankheiten und andere Stressfaktoren haben dabei eine große Rolle gespielt“, sagte Cynthia Becker, Erstautorin der Studie und kürzlich Absolventin des MIT-WHOI Joint Program.

„Riffe bieten Lebensraum für etwa 25 % aller Meeresarten, aber sie unterstützen auch Milliarden in Tourismus und Fischerei. Für uns ist es wichtig, Veränderungen in Korallenriffen zu überwachen, während sie stattfinden, und die Mikroben in ihrer Umgebung können uns dabei wirklich helfen.“ .“

Der Studie„Mikroorganismen erfassen und prognostizieren auf einzigartige Weise Krankheiten durch den Verlust von Steinkorallengewebe und die Auswirkungen von Hurrikanen auf Riffe der US-amerikanischen Jungferninseln“, veröffentlicht in Umweltmikrobiologieerklärt die Auswirkungen von Korallenriffstörungen auf Mikroben.

Während der beiden untersuchten Großereignisse, den Hurrikanen Irma und Maria im Jahr 2017 und dem Ausbruch der Steinkorallengewebeverlustkrankheit ab 2020, kam es zu einem Anstieg der Ammoniumkonzentration im Wasser, was zu einem Rückgang der Prochlorococcus-Bakterien um 34 % führte. Prochlorococcus ist ein kleines photosynthetisches Bakterium, das neuen Kohlenstoff in das Ökosystem der Koralle einbringt und so deren Gesundheit unterstützt, aber auch Sauerstoff für unsere Atmosphäre produziert.

„Wir untersuchen Korallenriffe größtenteils auf der Ebene von Makroorganismen. Allerdings können Veränderungen in Korallen und Fischgemeinschaften über Monate oder Jahre hinweg unentdeckt bleiben. Das macht es schwierig, den Zustand dieser gefährdeten Riffe in Echtzeit zu verfolgen“, sagte er Amy Apprill, mikrobielle Ökologin am WHOI und korrespondierende Autorin der Studie.

„Mikroben sind die verborgenen Motoren von Korallenriffen. Sie wachsen schnell und reagieren auf Nährstoffe, Temperatur, pH-Wert und andere Bedingungen. Indem wir Wasserproben nehmen, können wir die unmittelbaren Auswirkungen von Störungen erkennen und eingreifen, um die Riffe zu unterstützen, bevor die Situation möglicherweise eintritt.“ verschlechtert sich.“

Forscher verwendeten eDNA, um die mikrobielle Gemeinschaft des Riffs zu analysieren. Bei dieser genomischen Technik wurden Riffwasserproben gesammelt, in denen sich in jedem Milliliter etwa 1 Million mikrobielle Zellen befinden, und die mikrobielle DNA in den Proben sequenziert, um Mikroorganismen zu identifizieren. Dies bietet Wissenschaftlern eine nichtinvasive Möglichkeit, nahezu in Echtzeit Informationen über den Zustand des Riffs zu sammeln.

„Es ist wichtig, die Zusammensetzung einer gesunden mikrobiellen Gemeinschaft im Riff zu verstehen. Ohne das Gleichgewicht der Gesundheit von Mikro- und Makroorganismen kann es kein gesund funktionierendes Ökosystem geben“, sagte Becker.

„Ein weiterer Vorteil dieses Fortschritts sind die Bemühungen zur Wiederherstellung von Korallenriffen. Die Mikroorganismen können eine Beurteilung der Gesundheit des Ökosystems liefern. Dies könnte die visuelle Beurteilung ergänzen, um festzustellen, ob die Gesundheit eines Riffs wiederhergestellt wurde.“