Международная группа исследователей составила карту микробного ландшафта коралловых рифов: неизученный потенциал для будущей медицины.

Хранители жизни, выходящей далеко за пределы видимого, коралловые рифы Они представляют собой не просто очаг макроскопического биоразнообразия. На самом деле, в тканях коралловых полипов кипит микроскопическая вселенная, столь же сложная и жизненно важная. Недавнее международное исследование показало, что секрет устойчивости и химического богатства этих экосистем кроется в их микробиомом: неисследованный запас молекул, способных изменить будущее медицины и биотехнологии.

Микробиом коралловых рифов: подводная молекулярная библиотека

В наших глазах коралловые рифы предстают как морские пейзажи редкой красоты, «поглощенные рыбами и подвергшиеся нападению моря». Кроме того, коралловые экосистемы являются жизненно важные биологические инфраструктуры для здоровья океана и для экономики человечества, поскольку они создают подводные ландшафты, которые ежегодно привлекают тысячи туристов и большое количество рыбы.

Несмотря на то, что коралловые рифы занимают менее 0,1% поверхности океана, на них обитает приблизительно 25% всех морских видов Известно, что четверть всех видов океанических рыб на каком-то этапе своего жизненного цикла зависит от этих структур. Многие взрослые рыбы, например, некоторые виды тунца, проводят там ранние годы своей жизни; другие часто посещают рифы для питания (мелкими животными, населяющими коралловую экосистему, или самими полипами).

Кроме того, коралловые рифы защищают побережья от штормов и эрозии, а также «питают» те участки океана, которые в противном случае остались бы безлюдными. Сегодня мы обнаруживаем, что помимо того, что коралловые рифы являются местом обитания самых высоких уровней морского биоразнообразия, они также служат основой для множества других экосистем. большое разнообразие микробова также производить химические вещества, которые могут оказаться очень перспективными для медицины и биотехнологии.

Международная исследовательская группа обнаружила, что разные виды кораллов являются носителями различных микробных сообществ. ранее неизвестные биомолекулыКороче говоря, истинное биоразнообразие кораллов, возможно, заключается в их микробиоме.

Богатая микроскопическая экосистема, созданная для защиты морских кораллов.

Как говорится в исследовании, опубликованном на ПриродаКораллы зависят от разнообразных сообществ микроорганизмов, которые мы в совокупности называем... микробиомомЭти сообщества обеспечивают кораллы жизненно важными питательными веществами (углеродом, азотом, фосфором, витаминами, аминокислотами) и защищают организм-хозяина, например, от некоторых инфекционных заболеваний. Исследование 2006 года показало, что микроорганизмы, связанные с рифовыми кораллами, производят биоактивные метаболиты для отпугивания патогенов, хищников и конкурентов.

Противоопухолевые препараты, обнаруженные в других рифовых беспозвоночных, таких как губки и мягкие кораллы, в настоящее время проходят клинические испытания, но мы до сих пор очень мало знаем о биоактивном потенциале микробиомов кораллов. Поэтому при поддержке консорциума мы решили... Тара ПасификВ ходе исследования группа ученых проанализировала образцы микробиома, собранные в период с 2016 по 2018 год. 99 различных коралловых рифов Исследование проводилось на 32 островах Тихого океана, в рамках которого в беспрецедентных масштабах в океане, где находится 40% мировых коралловых рифов, был составлен график микробного ландшафта рифообразующих кораллов.

Исследователи реконструировали геномы 645 видов микроорганизмовиз которых более 99% никогда не были охарактеризованы на геномном уровне. Как отмечает доктор... Мэгги РеддиИнститут Райана при Университете Голуэя,

Когда мы сравнили наши результаты с микробами, обнаруженными на других видах коралловых рифов, стало ясно, как мало мы еще знаем. Из более чем 4.000 идентифицированных видов микроорганизмов только 10% имеют доступную генетическую информацию, и менее 1% видов, обнаруженных только в образцах из района Тара-Пасифик, были изучены ранее. Это подчеркивает серьезный пробел в нашем понимании и необходимость проведения гораздо большего количества исследований биоразнообразия, особенно в менее изученных регионах.

Защита науки будущего наряду со здоровьем океанов.

Исследование подчеркивает важнейший, часто упускаемый из виду аспект охраны природы: когда коралловые рифы погибают, мы теряем не только кораллы, губки, водоросли и рыб; мы теряем огромное количество... «молекулярная библиотека» Связанные с микробной жизнью. Кроме того, биохимическая характеристика ранее неизвестных ферментов и соединений указывает на огромный нераскрытый потенциал биотехнологии и медицины.

«Биосинтетический потенциал микробиомов рифообразующих кораллов равен или превосходит потенциал традиционных источников природных продуктов, таких как губки. Среди богатых биосинтетическими веществами бактерий, присутствующих в микробиоме коралловых рифов, мы идентифицировали ранее неизвестные микроорганизмы (например, Acidobacteriota), которые сосуществуют с кораллами и продуцируют новые ферменты с многообещающим потенциалом для биотехнологического применения».

профессор объяснил Оливье Томас.

Бактерии, археи, грибы, вирусы и водоросли, обитающие на поверхности и внутри коралловых тканей, являются высокоспециализированными партнерами своих хозяев и активно продуцируют биологически активные соединения. Как отметил Томас,

«Это исследование представляет собой четкий призыв к действию по защите наших коралловых рифов не только из-за их ценности как уникальной экосистемы, но и для сохранения исключительного химического разнообразия, которое может способствовать будущим научным открытиям».

В следующем месяце Редди и Томас присоединятся к экспедиции Tara Coral в Папуа-Новой Гвинее, чтобы собрать и изучить больше морских образцов.

Вот три идеи, которые могут вас заинтересовать:

Коралловые рифы Туамоту: образец для морских инноваций.
Трудоемкое возрождение коралловых рифов Пуэрто-Рико
Использование и защита морских ресурсов: пример Новой Каледонии

Исследователи реконструировали геномы 645 видов микроорганизмов, более 99% из которых никогда ранее не были охарактеризованы на геномном уровне (Фото: Фернандо Эрранс Мартин / GNU General Public License).