Большое внимание уделяется условиям окружающей среды, которые вызывают гибель рифов из-за обесцвечивания, но мало что известно о точных клеточных и молекулярных механизмах процесса обесцвечивания. Новое исследование Артура Гроссмана из Карнеги ставит под сомнение преобладающую теорию о том, как отбеливание происходит на молекулярном уровне. Он опубликован в Current Biology.Фотосинтез, процесс, с помощью которого растения, водоросли и отдельные бактерии преобразуют энергию солнечного света в химическую энергию, происходит в клеточной органелле, называемой хлоропластом.
Было высказано предположение, что основная причина обесцвечивания является результатом повреждения хлоропластов из-за теплового стресса, что приводит к образованию токсичных, высокореактивных молекул кислорода во время фотосинтеза.Гроссман и его команда — во главе с Дмитрием Толлетером из Карнеги и в сотрудничестве с Джоном Принглом и Стивом Палумби из Стэнфордского университета — продемонстрировали, что отбеливание все равно происходит, если водоросли подвергаются тепловому стрессу в темноте, когда фотосинтетический механизм отключен. Это удивительно, поскольку это означает, что токсичные молекулы кислорода, образующиеся в поврежденных теплом хлоропластах во время фотосинтетических реакций на свету, вероятно, не являются основными виновниками обесцвечивания.Следовательно, должны существовать другие, еще не изученные механизмы обесцвечивания.
Эта работа предполагает существование потенциально новых механизмов, связанных с обесцвечиванием кораллов. Механическое понимание обесцвечивания имеет решающее значение для разработки стратегий смягчения или устранения проблемы уменьшения количества кораллов.Процесс обесцвечивания кораллов в темноте при повышенных температурах — а также, возможно, в ответ на другие стрессовые условия — может быть потенциальным преимуществом для кораллов.Гроссман объясняет: «Одна теория, которую мы изучаем, заключается в том, что в условиях теплового стресса кораллы выбрасывают водорослевых симбионтов ночью, чтобы избежать производства и накопления токсичных молекул кислорода фотосинтетического происхождения в течение дня.
Если бы такие молекулы накапливались , они могут поставить под угрозу жизнеспособность как водоросли, так и ее хозяина ".Исследование команды также предполагает, что определенные стратегии, предложенные для защиты рифов, такие как затенение кораллов от яркого света, могут не предотвратить обесцвечивание, вызванное высокой температурой (потому что обесцвечивание все равно будет происходить в темноте). Очевидно, что существует необходимость в более тщательном молекулярном анализе, чтобы установить различные молекулярные причины процессов отбеливания.
Кроме того, работа Гроссмана и Толлетера позволила выявить некоторые ключевые детали, такие как поломка определенных частей фотосинтетического аппарата при стрессе кораллов. Этот процесс можно отслеживать, и он потенциально может служить для оценки состояния рифа и риска обесцвечивания и смерти.