Eine neue Studie veröffentlicht in Angewandte und Umweltmikrobiologie liefert die erste Charakterisierung des Korallenmikrobioms unter Hypoxie, d. h. unzureichendem Sauerstoff im Wasser. Die Forschung ist ein erster Schritt zur Identifizierung potenziell nützlicher Bakterien für Korallen, die diesem Umweltstressor ausgesetzt sind.
Die Forscher führten die Studie aufgrund des zunehmenden Bewusstseins für die Auswirkungen des Mikrobioms auf die Gesundheit des Wirts durch. Beispielsweise spielt ein gesundes menschliches Darmmikrobiom eine Schlüsselrolle bei der Verdauung, der Reaktion des Immunsystems und sogar der psychischen Gesundheit. Wie beim Menschen hat das Korallenmikrobiom positive Auswirkungen auf seinen Wirt, das Korallentier. Dazu gehören Krankheitsprävention, Nährstoffaufnahme und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltstressoren wie steigenden Temperaturen und Versauerung.
Dennoch wissen Wissenschaftler weitaus weniger über die Rolle des Mikrobioms bei Hypoxie bei Korallen. Die Forscher wollten verstehen, wie die auf der Korallenoberfläche lebenden Mikroorganismen auf Hypoxie reagieren. Sie dachten, die Arbeit könnte Erkenntnisse darüber liefern, wie symbiotische Mikroben auf Wirts- und Umweltstress reagieren.
Die Forscher führten ihre Experimente in Bahiá Almirante, Bocas del Toro, Panama durch. „Wir haben diesen Standort ausgewählt, weil wir hier hypoxische Ereignisse gesehen haben, die mit menschlichen Aktivitäten, einschließlich Landwirtschaft und Küstenentwicklung, in Zusammenhang stehen“, sagte die Hauptautorin der Studie, Rachel Howard, Ph.D. Kandidat, Abteilung für Boden-, Wasser- und Ökosystemwissenschaften, University of Florida.
„Wir richteten Versuchskammern ein, die den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Teilen von Korallenriffen senkten. Anschließend beprobten wir die Mikroorganismen, die auf Korallen in diesen Kammern und Korallen außerhalb der Kammern lebten, nach zwei Tagen, um zu sehen, wie sich die Mikrobengemeinschaft mit und ohne Stress durch niedrigen Sauerstoffgehalt unterschied.“ .“
Die Forscher fanden heraus, dass sich bei sinkendem Sauerstoffgehalt das gesamte Korallenmikrobiom bereits nach 48 Stunden veränderte und die Anzahl einiger spezifischer Bakterienarten zunahm. Bei den Bakterien, die zugenommen haben, handelt es sich um Bakterien, die ohne Sauerstoff überleben können und bereit sind, die veränderten Ressourcen auszunutzen.
Wenn im Wasser nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, gerät die Gemeinschaft der Mikroorganismen auf den Korallen aus dem Gleichgewicht und einige der verdächtigten schädlichen Bakterien wie Desulfovibrionaceae oder Clostridien werden aktiver.
„Da Korallen unterschiedlich empfindlich auf Sauerstoffentzug reagieren und Mikroorganismen eine entscheidende Rolle für die Korallengesundheit spielen, vermuten wir, dass Veränderungen im Mikrobiom die Widerstandsfähigkeit der Korallen gegenüber Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt beeinflussen können. Episoden mit niedrigem Sauerstoffgehalt sowie andere Auswirkungen des Klimawandels sind eine Gefahr.“ „Eine Bedrohung für Korallen und andere Meeresorganismen“, sagte Howard.
Die Forscher sagen, dass das Mikrobiom der Schlüssel zum Verständnis der Reaktion von Korallen auf Stressfaktoren, einschließlich der Erwärmung der Meere, ist. Diese Studie ist ein erster Schritt zum Verständnis der Reaktion von Korallenmikrobiomen auf Sauerstoffmangel, der zusammen mit der Erwärmung und der Versauerung der Ozeane die „dreifache Bedrohung“ des Klimawandels für das Ökosystem des Ozeans darstellt.
Die Forscher planen, die Gesundheit von Korallen genauer zu untersuchen und diese mit der Reaktion des Korallenmikrobioms auf den Stress von niedrigem Sauerstoffgehalt in Verbindung zu bringen.
Mehr Informationen:
Rachel Howard et al., Angewandte und Umweltmikrobiologie (2023). DOI: 10.1128/aem.00577-23. doi.org/10.1128/aem.00577-23