Биологи выясняют причины обесцвечивания кораллов
Ученые Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН) с использованием современных физико-химических методов анализа, высокоэффективной хроматографии и масс-спектрометрии, и с применением методов молекулярной биологии исследуют динамику содержания мембранных липидов и фотосинтетических пигментов (хлорофиллов) в процессе обесцвечивания и последующего восстановления кораллов.
Исследование может способствовать разработке эффективных методов экологического мониторинга экосистем коралловых рифов, что позволит прогнозировать выживание кораллов в различных регионах Мирового океана.
Коралловые рифы шельфовых зон находятся под угрозой исчезновения, что связано с глобальным потеплением и, как следствие, повышением температуры воды поверхности океана, что приводит к разрушению симбиоза и потере симбионтов, или обесцвечиванию кораллов. Кораллы содержат сотни молекулярных видов липидов.
«Именно липидомные изменения являются надежными индикаторами физиологических процессов симбиотического организма коралла и могут быть использованы для оценки влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на коралловые рифы», — поясняют учёные ННЦМБ ДВО РАН.
Для того чтобы охарактеризовать обесцвечивание кораллов с помощью липидомного подхода, мягкий Sinularia heterospiculata и рифообразующий коралл Acropora cerealis были подвержены тепловому воздействию (32°C). Основные молекулярные виды у мягкого коралла S. heterospiculata — этерные этаноламинглицерофосфолипиды (ФЭ) с полиненасыщенной жирной кислотой (ПНЖК) 20:4n-6, а также диацильные молекулярные виды серинглицерофосфолипидов (ФС) и инозитглицерофосфолипидов (ФИ) с 24:5n-6 ПНЖК. Основными молекулярными видами у А. cerealis были этерные молекулярные виды этаноламинглицерофосфолипидов (ФЭ) с 20:4n-6 и 20:5n-3 ПНЖК, а также диацильные серин-глицерофосфолипиды (ФС) и инозитглицерофосфолипиды (ФИ) с 22:4 ПНЖК. Оба коралла содержат окисленные формы серинглицерофосфолипидов (ФС), сказано в сообщении пресс-службы научного центра.
В результате эксперимента ученые выявили, что содержание фосфолипидов в липидном экстракте рифообразующего коралла А. cerealis снижалось и увеличивалось одновременно с содержанием основных фотосинтетических пигментов. Авторы предполагают, что симбиотические динофлагелляты являются источником жирных кислот для биосинтеза фосфолипидов коралла, таким образом способствуя поддержанию их содержания на постоянном уровне.
Также исследование показало, что профиль молекулярных видов этаноламинглицерофосфолипидов (ФЭ) в процессе эксперимента у кораллов S. heterospiculata и А. cerealis существенно меняется. Содержание этерных форм ФЭ снижается, а диацильных ФЭ увеличивается, что может свидетельствовать об использовании этерных ФЭ кораллом в качестве защиты от окислительного стресса при обесцвечивании.
«При обесцвечивании существенно меняется профиль молекулярных видов мембранных липидов: ранее нами показано, что каждая стадия обесцвечивания кораллов характеризуется значительными изменениями содержания и состава мембранных липидов фосфатидилэтаноламинов, фосфатидилсеринов и фосфатидилинозитолов, — пояснила научный руководитель Лаборатории физико-химических методов исследования биологических мембран Татьяна Сикорская. — В настоящее время с использованием современных физико-химических методов анализа (высокоэффективная хроматография и масс-спектрометрия) и с применением методов молекулярной биологии мы успешно анализируем структуру молекул липидов и изучаем их биосинтез».
Приемы и методы липидомики применимы как к морским беспозвоночным, так и к человеку. Эти исследования помогут создать общую базу липидных маркеров различных физиологических процессов.
Результаты работы опубликованы в журнале Chemistry of Natural compounds.