古老的生物经济过热的危险

珊瑚礁非常丰富多彩,引人入胜的水下结构。他们是由一些世界上最古老的动物:珊瑚。珊瑚自的恐龙时代就已经存在,但与那些著名的生物,珊瑚没有灭绝。至少目前还没有。

这个令人印象深刻的生存记录危险,由于压力的环境条件,使珊瑚很难生存在今天的海洋。珊瑚面临的最大问题是海洋温度上升迅速。

全球海洋变暖导致珊瑚世界各地的美白,这种现象被称为珊瑚白化(1]。但什么是珊瑚珊瑚白化和为什么它是坏的吗?

当我们想到的动物,我们通常认为他们作为个人,像一只狗或一只狮子或者一条鱼。但珊瑚是不同的。珊瑚生活在一起与植物,很小藻类提供食物和回报可以生活在组织内部,珊瑚的内细胞层,或海葵(图1)[2]。这种类型的团队合作和密切的关系共生和合作伙伴参与其中,珊瑚和藻类在这种情况下,被称为共生体。藻类共生体可以进行光合作用,植物使用过程中,你可能听说过将阳光转化为能量。在我们的珊瑚共生,能量来自所有藻类共生体变成珊瑚的食物。海藻还提供美丽的颜色我们看到当我们看珊瑚礁,因为珊瑚本身是无色的。

珊瑚面临困难的环境条件,例如,水温高,体验这种共生关系的破裂。这导致他们丰富多彩的藻类的朋友在他们的损失,只留下白色的透明的珊瑚组织珊瑚骨骼有漂白珊瑚。漂白珊瑚将不再有额外的好处的食物提供的藻类,这让他们的生活变得很困难。但并不是所有珊瑚漂白在同一水平上。他们在不同温度下漂白,这取决于类型的珊瑚或藻类,和他们住的地方。理解漂白是如何工作的,我们看着我们能找到的最强大的珊瑚:红海珊瑚。

红海:只有最强

当我们看红海,我们可以找到珊瑚更耐比其他全球珊瑚漂白。但这是为什么呢?

珊瑚在红海必须处理更高的温度,然而他们似乎成长,做得很好。红海是一个非常温暖的海洋相比其他地方。夏季气温可以达到34°C,而其他海水可能达到29-32°C。有趣的是,珊瑚在红海不仅生活在更高的温度还高盐度。盐度是一个衡量的盐在水中,和红海有一些世界上最高的含盐量。这就是为什么我们开始怀疑盐度可能是一块拼图,能够生活在高盐度的一个强大的秘密红海珊瑚吗?

回答这个问题和其他相关问题珊瑚白化,科学家经常使用一个珊瑚生物模型,这意味着动物比珊瑚更容易学习,但同时非常类似于珊瑚。满足 Aiptasia!(图1)。

Aiptasia小海葵股票是一个相似的骨架结构,珊瑚,但缺乏的。Aiptasia也有相同的共生海藻,珊瑚。Aiptasia和珊瑚,住在类似的方式密切相关。除此之外,Aiptasia的优点是它可以保存在实验室和很容易照顾3]。相比之下,珊瑚需要大量的护理。他们需要大水族馆坦克里面有很多技术来延长他们的生命并使珊瑚礁石的实验室也可以非常具有挑战性的。这使珊瑚很难研究。

高盐度在漂白产生影响吗?

发现如果盐度影响Aiptasia及其共生的藻类共生体,我们想到了一个实验。Aiptasia被保存在三个不同层次的盐度:低、中、高,在一个控制温度25°C。这个温度是最好的海葵没有创造任何额外的压力。他们习惯了盐度水平后,一半的海葵从每个盐度水平是在热应力下,通过增加温度34°C,导致漂白温度。每组测量多少Aiptasia漂白,我们清点藻类共生体生活。由于漂白是一个可见的过程(导致透明比布朗海葵),我们还拍了照片来说明我们的结果。

经过8天的热应力,我们看着我们的海葵,调查是否盐度影响漂白。看着图2 a, B海葵,你看到差异在低,中,高盐度热应力后?

事实上,这些照片显示,海葵,经历了热应力在低盐度条件下是完全透明的。与之相比,褐色海葵盐度最高的水平。似乎是有区别的不同矿化度之间的漂白过。但等待,照片可以欺骗我们!测量如果我们的印象是正确的,我们计算了在海葵的藻细胞数量。的柱状图图2 c显示了藻细胞的百分比仍然存在热应力后,相比之下,我们的控制Aiptasia: 100%意味着海葵没有漂白,0%的海葵漂白完全,没有离开藻类。我们计算百分比从藻类计数已经证实了我们的眼睛告诉我们。低盐度海葵漂白(仅剩下13.6%海藻)比高盐度海葵(剩余37.2%和30.5海藻)。

但什么是发生在海葵在高盐度创建这种效果呢?

爆炸的樱桃和咸的珊瑚

之前我们谈论发生了什么小海葵在高盐度,让我们谈谈樱桃。是的,cherries-red,甜蜜,美味的樱桃。

如果你足够幸运有一棵樱桃树在家里有一些樱桃,你可能想要检查下大雨之后。为什么?因为你会发现一些樱桃将打开(图3一),即使他们非常好之前下雨了!您可能想知道雨如何打开樱桃,这与海葵。答案与樱桃是甜的和所谓的渗透。

渗透水的运动从一个领域有一个低数量的一种物质,例如糖、一个领域有一个更高的金额(图3 b)。如果你想到了樱桃,这意味着水外的雨从樱桃,没有糖,含糖的内部细胞,细胞填充,直到破裂。糖的数量的差异之间的内部和外部的樱桃是水。渗透在很多事情中发挥作用,不仅樱桃的开裂。渗透中也扮演了重要的角色在我们的海葵会发生什么变化!

海葵和珊瑚生活在不同矿化度,但他们从不打开当盐度变化。即使你把一个海葵从高盐度低盐度在我们的实验中,它不会突然像樱桃。这是为什么呢?因为珊瑚和海葵没有差异相比,其细胞内部的盐度海水(4]。珊瑚和海葵生产和分解分子osmolytes海水,以调整他们的细胞环境。这样,他们可以保持盐度相同的内部和外部的细胞。在盐度意味着没有水运动没有区别。这样,这些动物不像樱桃遭受同样的命运。

所以,这意味着海葵在高盐度条件下在我们的实验中必须增加的osmolytes细胞,适应盐外细胞的数量。这给了我们一个提示,生产osmolytes可能连接到较小程度的漂白,我们看到在某些珊瑚。正是什么帮助珊瑚生存的osmolytes温水我们从我们的实验结果不能说。但我们知道从其他实验,osmolytes有时在细胞过着双重生活。他们对盐度不仅是重要的调整,但也有助于减少其他危险分子,会损害细胞。这些危险分子也与珊瑚白化(5]。减少这些危险分子由于生产osmolytes或许可以解释为什么海葵在高盐度更耐漂白,海葵相比低盐度。

简而言之

通过实验我们微小的海葵,我们能够发现,水盐度影响海葵漂白。我们表明,高盐度降低漂白过程中热应力。这些信息也是有用的珊瑚,因为Aiptasia和珊瑚非常相似。这种影响背后的确切过程仍然是神秘的,但是我们在正确的轨道上理解得更好。我们的下一个实验将测试这种高盐度效应在珊瑚从红海。这里,珊瑚生活在自然条件与高盐度和也对漂白。当珊瑚从红海投入低盐度条件吗?你有一个主意吗?我们一定会发现out-stay调!

术语表

藻类:↑植物生活在水里。他们不花与陆地植物,没有根或茎。你可以找到它们作为单一细胞,例如,在珊瑚和海葵。

海葵:↑珊瑚的近亲。它们有相同的结构和珊瑚一样生活,但都缩了,因为他们没有骨架。

共生:↑密切关系的两个生物一起工作,例如,海藻和珊瑚和海葵。

盐度:↑盐在水中的数量,例如,在海水中。你可以找到一系列不同矿化度的海洋,这取决于该地区。红海有盐的最高水平。

Osmolyte:↑一个分子,参与调节盐度。他们正在生产或分解有助于减少盐细胞的内部和外部之间的区别。

利益冲突声明

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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原始的文章

↑Gegner, h . M。齐格勒,M。Radecker, N。Buitrago-Lopez C。阿兰达,M。Voolstra, c . r . 2017。高盐度Aiptasia传达了珊瑚的耐热性模型。医学杂志。开放6:1943-8。doi: 10.1242 / bio.028878

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引用

[1]↑休斯,t . P。巴恩斯,m . L。、Bellwood d R。cin, j·E。Cumming, g。杰克逊,j . b . C。,等。2017。人类世的珊瑚礁。自然546:82 - 90。doi: 10.1038 / nature22901

[2]↑Rohwer说道,F。Seguritan, V。阿扎姆,F。伟达公关,n . 2002。coral-associated细菌的多样性和分布。3月生态。掠夺。爵士。243:1-10。doi: 10.3354 / meps243001

[3]↑Baumgarten, S。Simakov, O。、Esherick l . Y。刘,y . J。莱纳特,e . M。米歇尔,c . T。,等。2015。的基因组Aiptasia海葵,珊瑚共生的典范。Proc。国家的。学会科学。美国112:11893-8。doi: 10.1073 / pnas.1513318112

[4]↑Rothig, T。Ochsenkuhn, m。Roik,。凡德尔莫维,,R。Voolstra, c . r . 2016。长期耐盐碱伴随着重大重组的珊瑚细菌微生物。摩尔。生态。25:1308-23。doi: 10.1111 / mec.13567

[5]↑Ochsenkuhn, m·A。Rothig, T。德安杰洛,C。Wiedenmann, J。Voolstra, c . r . 2017。floridoside的角色在osmoadaptation coral-associated藻内共生体盐碱地条件。科学。睡觉。3:e1602047。doi: 10.1126 / sciadv.1602047