Ein Katalog von Korallenmikroben und Metaboliten ebnet den Weg zur Überwachung der Riffgesundheit

Forscher haben möglicherweise eine neue Möglichkeit, den Zustand der Riffe rund um Hawaii zu überwachen. Eine von einem Doktoranden der University of HawaiÊ»i am MÄno gemeinsam geleitete Studie hat ergeben, dass jede Art von Korallen und Algen eines Korallenriffs eine einzigartige Reihe chemischer Verbindungen produziert. Viele dieser neuen Metaboliten wurden bisher noch nicht untersucht. Sie könnten wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie gesund die Rifforganismen sind.

Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch Kommunikationsbiologie.

In einem Korallenriff-Ökosystem sind Makroalgen, auch Limu-, Korallen- und Krustenkorallenalgen genannt (eine harte, felsige Hülle, die auf Korallenriffen wächst und dazu beiträgt, das Riff stark zu halten und anderen Lebewesen ein Zuhause zu bieten), die Hauptproduzenten, die als Unterwasser fungieren Äquivalent zu Pflanzen in einem Wald. Diese Gruppen treiben das Ökosystem voran, indem sie Sonnenlicht in Energie umwandeln, und spielen durch die von ihnen beherbergten Mikroorganismen und die verschiedenen chemischen Verbindungen, die sie produzieren, eine Vielzahl anderer Rollen in der Umwelt.

„Zusammen können uns Mikroorganismen und organische Chemikalien im Ökosystem etwas über die Gesundheit von Korallenriffen sagen“, sagte Sean Swift, Co-Hauptautor der Studie und Doktorand der Meeresbiologie an der UH MÄnoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). ). „Dies bietet einen Einblick in die Reaktion von Primärproduzenten auf Krankheiten oder Umweltstress und wie diese Organismen in dynamischen Korallenriffsystemen ein gesundes Mikrobiom aufrechterhalten.“

Beurteilung der mikrobiellen Vielfalt

Im Rahmen einer umfassenden mikrobiellen Forschungsinitiative im Wassereinzugsgebiet der Waimea Bay auf OÊ»ahu, die vom UH MÄ noa Center for Microbiome Analysis through Island Knowledge and Investigation organisiert wurde, sammelten Swift und ein Team wissenschaftlicher Taucher, darunter Studenten und Doktoranden mehr als 100 Proben von Korallenrifforganismen aus fünf Standorten rund um die Waimea Bay.

Die Forscher extrahierten mikrobielle DNA aus den Proben und identifizierten mehr als 36.000 einzigartige mikrobielle Gruppen, die mit größeren Wirtsorganismen assoziiert sind. Limu neigte dazu, Mikroben zu beherbergen, die in der Lage waren, große organische Moleküle abzubauen, etwa die komplexen Kohlenhydrate, die typischerweise von Limu ausgeschieden werden. Es wurde festgestellt, dass Korallen und Krustenkorallenalgen Mikroorganismen beherbergen, die mit der Wiederverwertung anorganischer Nährstoffe wie Stickstoff in Zusammenhang stehen. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, wie Korallen in nährstoffarmen Gewässern überleben.

Verwendung von Techniken zur Überwachung der Gewässer von Lahaina

Einige der an diesem Projekt beteiligten UH MÄ noa-Forscher bewerten derzeit die Folgen der Waldbrände auf Maui, indem sie die Auswirkungen untersuchen, die städtische Feuerabflüsse auf nahegelegene Korallenriff-Ökosysteme haben könnten.

„Wir werden diese Techniken verwenden, um die Gesundheit von Riffs zu beurteilen und durch Brände verursachte Schadstoffe in Umweltproben wie Wasser und Sedimenten sowie im Gewebe von Rifforganismen wie Korallen, Algen und Fischen zu identifizieren“, sagte Craig Nelson, leitender Forscher der Studie Studium und Professor am Center for Microbial Oceanography: Research and Education und HawaiÊ»i Sea Grant in SOEST. „Unser Hauptaugenmerk liegt darauf, diese Techniken zu nutzen, um zu verstehen, wie sich feuerbedingte Schadstoffe, die in die Gewässer um Lahaina gelangen, auf die Riffgesundheit auswirken können.“

Organische Verbindungen liefern zusätzliche Gesundheitsinformationen

In Zusammenarbeit mit dem Dorrestein Lab an der University of California (UC) in San Diego analysierte das Team die Proben mithilfe von Hochdurchsatztechniken der organischen Chemie, die als „Untargeted Metabolomics“ bekannt sind, und identifizierte mehr als 10.000 verschiedene chemische Merkmale.

„Jede Verbindung könnte eine Nahrungsquelle für Mikroben sein, eine Signalverbindung zur Kommunikation oder eine Verteidigungsverbindung, die Konkurrenten abschreckt“, sagte Helena Mannochio-Russo, Co-Hauptautorin und Postdoktorandin an der UC San Diego.

„Diese einzigartigen Verbindungen repräsentieren wahrscheinlich eine unentdeckte chemische Vielfalt“, sagte Nelson. „Diese Korallenalgen sind dafür bekannt, dass sie die Ansiedlung von Korallenlarven und anderen Organismen induzieren, und unsere früheren Arbeiten haben in ähnlicher Weise gezeigt, dass sie auch viele neuartige Verbindungen ins Wasser abgeben. Das Geheimnis dieser chemischen Hinweise zu entschlüsseln, ist die nächste Herausforderung in der Meeresökologie.“ „