Sind Korallen genetisch gerüstet, um den Klimawandel zu überleben?

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BILD: Diese Forschung zeigte, dass sich die Vorfahren der Acropora-Korallen vor etwa 120 Millionen Jahren von anderen Korallen unterschieden und die Gattung Acropora 28 zusätzliche Genfamilien gewann, bevor… in Betracht gezogen wurde Mehr

Bildnachweis: Diese Nummer erscheint in der Veröffentlichung in Molecular Biology and Evolution.

1998 stiegen die Meerestemperaturen und die Welt erlebte ihr erstes großes Korallenbleichereignis. Vom Great Barrier Reef über Indonesien bis nach Mittelamerika wurden die Korallen weiß und gruselig. Viele von ihnen starben. Und das war nur ein Hinweis darauf, was kommen würde. In den nächsten zwei Jahrzehnten wurde das Bleichen strenger und häufiger, wobei zukünftige Vorhersagen darauf hindeuten, dass sich dieser Trend fortsetzen wird. Aber nicht alle Korallen sind gleichermaßen betroffen.

„“Acropora Korallen sind besonders anfällig für Bleiche und werden voraussichtlich in Zukunft abnehmen “, sagte Professor Noriyuki Satoh vom Department of Marine Genomics der Graduate University des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST). Dies ist ein Problem, weil Acropora Korallen sind sehr wichtig. Sie wachsen schnell im Vergleich zu anderen Korallen, was das Riffwachstum, die Inselbildung und den Küstenschutz fördert. Und sie bieten Lebensraum für mehr als eine Million Arten von Meeresorganismen. ”

Um Licht ins Dunkel zu bringen, ob Acropora Korallen sind genetisch für einen wärmeren Ozean gerüstet. Forscher des OIST, der Universität Tokio und des Seikai National Fisheries Research Institute sequenzierten und analysierten die Genome von 15 Arten Acropora Korallen sowie drei Korallenarten von außerhalb dieser Gattung.

Ein Genom ist der vollständige Satz der DNA eines Organismus und enthält alle seine Gene, die über Hunderte von Millionen von Jahren zufällige Mutationen erfahren haben. Durch die Analyse, welche Mutationen zwischen verschiedenen Arten geteilt werden, können Wissenschaftler verstehen, wann sich Organismen entwickelt haben und wann sie sich von nahen Verwandten trennen, um neue Arten zu bilden. Diese in Molecular Biology and Evolution veröffentlichte Studie enthüllte die Evolutionsgeschichte von Acropora Korallen mit einigen überraschenden Ergebnissen.

“Wir haben das gefunden Acropora Die Vorfahren unterschieden sich vor etwa 120 Millionen Jahren von anderen Korallen “, erklärte Professor Satoh. Und die Diversifizierung von Acropora Korallen, vor denen wir viele verschiedene Arten sehen, kamen vor 25-60 Millionen Jahren vor. Für beide Ereignisse ist dies viel früher als bisher angenommen. ”

Dies ist ein wichtiger Fund, wie es bedeutet Acropora diversifiziert, als die Weltmeere viel wärmer waren als heute. Sie durchliefen dann eine Eiszeit und überlebten, was darauf hindeutete, dass sie das Erbgut haben könnten, um mit großen Temperaturänderungen fertig zu werden.

Der Hauptautor Dr. Chuya Shinzato, ehemaliger Wissenschaftler am OIST und jetzt außerordentlicher Professor an der Universität Tokio, analysierte die Genome und stellte fest, dass diese 15 Arten in vier Gruppen unterteilt werden konnten. Dr. Shinzato und die Gruppe verglichen dann im Detail, welche Gene konserviert wurden und welche Gene verloren gingen.

Es wurde festgestellt, dass vor der Diversifizierung dieser Korallengattung mehrere Mutationen auftraten, durch die 28 zusätzliche Genfamilien erhalten wurden. Diese Gene haben wahrscheinlich zu dieser Diversifizierung beigetragen, ebenso wie der Erfolg der Gattung bei der weltweiten Verbreitung und ihre Fähigkeit, mit einer Reihe von Temperaturen umzugehen.

“Es gab drei bemerkenswerte Ergänzungen aus dieser Zeit, die es diesen Korallen ermöglichen könnten, Umgebungen mit hohem Stress standzuhalten”, sagte Professor Satoh. “Zwei davon wurden bereits identifiziert und beziehen sich auf die Reaktion auf Umweltstress, normalerweise Hitze.”

Der Befund des dritten Gens, das für DMSP-Lyase kodiert, ist jedoch signifikant, da dies das erste Mal ist, dass eine Genomanalyse seine Existenz in offenbart Acropora Korallen. Dieses Gen ermöglicht es Korallen, im Wasser eine Verbindung, Dimethylsulfid, zu produzieren, die die Bildung von Wolken unterstützt, wenn es in die Luft übertragen wird. Dies zeigt an, dass bei zu hoher Temperatur die Acropora Korallen können möglicherweise kleine Wolken aus Wolken erzeugen, die sie schützen, indem sie Schatten spenden und das Licht herausfiltern.

Obwohl diese Forschung Licht in die Evolutionsgeschichte einer wichtigen Korallenart gebracht hat, betonte Professor Satoh, dass es immer noch schwierig ist zu sagen, ob diese Art die vorhergesagten Ereignisse der Erwärmung des Ozeans und des Bleichens von Korallen überleben kann. “Ja, Acropora Korallen haben in der Vergangenheit großen Temperaturschwankungen standgehalten, und ja, sie haben jene Gene, die es ihnen ermöglichen könnten, extreme Hitze zu mildern, aber die Geschwindigkeit, mit der der aktuelle Klimawandel stattfindet, kann immer noch über ihre Anpassungsfähigkeit hinausgehen. Andererseits bilden diese umfassenden Informationen zu Korallengenomen eine Grundlage für zukünftige Studien zur Korallenbiologie. ”

Das Forschungsteam bestand aus Professor Satoh und Dr. Shinzato sowie Dr. Konstantin Khalturin, Dr. Jun Inoue, Dr. Yuna Zayazu, Dr. Miyuki Kanda und Frau Mayumi Kawamitsu vom OIST, Herrn Yuki Yoshioka von der Universität Tokio und Dr. Hiroshi Yamashita und Dr. Go Suzuki vom Seikai National Fisheries Research Institute.

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