Mithilfe eines innovativen neuen Ansatzes zur Probenahme von Korallen sind Forscher der University of Hawai’i (UH) in Mānoa nun in der Lage, Karten der Korallenbiochemie zu erstellen, die mit beispielloser Detailgenauigkeit die Verteilung von Verbindungen aufzeigen, die für das gesunde Funktionieren von Riffen von wesentlicher Bedeutung sind. Ihre Studie ist veröffentlicht in Kommunikationsbiologie.
„Diese Arbeit ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis des Korallenholobionten.“ [the coral animal and all of its associated microorganisms]was für die Wiederherstellung und Bewirtschaftung von Riffen von entscheidender Bedeutung ist“, sagte Hauptautor Ty Roach, der diese Studie als Postdoktorand am Hawai’i Institute of Marine Biology (HIMB) an der UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology durchführte ( SOEST).
Obwohl Korallenriffe nur einen winzigen Teil des Ozeans einnehmen, sind sie eines der vielfältigsten und produktivsten Ökosysteme auf dem Planeten und bieten wichtigen Lebensraum für viele Arten und Schutz für Küstengemeinden.
Biochemikalien wie Aminosäuren, Verbindungen, die Entwicklung und Wachstum beeinflussen, und andere, die antibakterielle oder antioxidative Eigenschaften haben, stehen in direktem Zusammenhang mit der Widerstandsfähigkeit von Korallen gegenüber Stressfaktoren wie wärmeren Meerestemperaturen und Ozeanversauerung.
Das Team von HIMB-Forschern entwickelte eine Methode, um jeweils einen einzelnen Korallenpolypen zu untersuchen.
„Diese neue Technik ermöglicht es uns, Korallen auf eine Weise zu beproben, die viel weniger invasiv und schädlich ist als die vorherigen Methoden, was bedeutet, dass wir jetzt mehr Proben nehmen und die Probenahmebemühungen häufiger wiederholen können, ohne die Koralle zu schädigen“, fügte Roach hinzu.
Mithilfe ausgefeilter chemischer Analysen ermittelte das Team die genauen Biochemikalien, die in jedem einzelnen Polypen enthalten sind, und ordnete sie ihrem jeweiligen Standort in der Korallenkolonie zu. Damit erstellten sie Karten von Biochemikalien in Korallen über mehrere räumliche Maßstäbe hinweg – von einzelnen, 1 Millimeter breiten Polypen bis hin zu 100 Meter langen Riffen.
„Der Einsatz dieser Technik auf diesen Skalen ermöglichte es uns, eine starke biochemische Signatur zu entdecken, die Polypen als aus einer einzelnen Kolonie stammend identifiziert, eine schwächere Signatur zwischen Zweigen innerhalb von Kolonien und Variationen entlang der Zweige, die mit der Herkunft des Polypen zusammenhängen.“ der Zweig“, sagte Roach. „Überraschenderweise war diese Methode sogar in der Lage, benachbarte Polypen mit sehr hoher Genauigkeit zu unterscheiden.“
Durch die Zuordnung biochemischer Stoffe zu ihrer Quelle – entweder vom Korallentier oder seinen symbiotischen Algen – stellten die Forscher außerdem fest, dass die Verbindungen in den Polypen hauptsächlich von Molekülen verursacht wurden, die von der Koralle und nicht von den Algen stammten.
„Wichtig ist, dass diese Arbeit uns Aufschluss darüber gibt, wie Korallen ihre Biochemikalien über verschiedene Interessensskalen hinweg strukturieren, was für die Gestaltung, Analyse und Interpretation von Studien zur Korallenriff-Biochemie von entscheidender Bedeutung ist“, fügte Roach hinzu. „Wir planen, diesen Ansatz in zukünftigen Studien zu nutzen, um die zeitliche und räumliche Verteilung von Korallenbiomolekülen auf eine Weise abzubilden, die bisher nicht möglich war, ohne ganze Korallenkolonien zu schädigen.“
Mehr Informationen:
Ty NF Roach et al, Single-Polyp Metabolomics enthüllt biochemische Strukturierung des Korallenholobionten auf mehreren Skalen, Kommunikationsbiologie (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-05342-8