Mikrob, który dokonał inwazji karaibskich raf koralowych

Tye Pettay z Pennsylvania State University pokazał, że S. trenchii rozprzestrzenił się do dużej liczby koralowców karaibskich. Zaopatruje swoich gospodarzy w środki odżywcze, ale jest mniej hojny wobec lokalnych glonów związanych z koralowcami, które wypchnął. Jest szczególnie powszechny w populacjach zniszczonych przez wysokie temperatury, zanieczyszczenia lub choroby. Wygląda to jak oportunistyczna infekcja, która dopada ludzi o osłabionym układzie odpornościowym. „Jest wszędzie na Karaibach i nie zamierza się wynieść”, mówi Todd LaJeunesse, który kierował tym badaniem.

Koralowce są parzydełkowcami, zwierzętami żyjącymi w koloniach, które tworzą związki partnerskie z wieloma gatunkami glonów Symbiodinium. Ci sojusznicy – symbionty – zaopatrują je w energię do budowania imponujących raf. Jeśli jednak ocean staje się zbyt ciepły, koralowce eksmitują symbionty, tracąc zarówno energię, jak kolor. Dlatego mówi się, że “blakną”. Jeśli zbyt długo pozostają w takiej sytuacji, umierają. Samotność to nie jest życie dla koralowca.

Ale istnieje wyjście. Niektóre gatunki Symbiodinium czynią swoich koralowych gospodarzy  bardziej odpornymi na gorąco i inne stresujące warunki. Jeśli koralowiec może wymienić swojego glonowego partnera na bardziej odpornego, przeżyje.

To właśnie zdarzyło się w 2005 r. W tym roku Karaiby doświadczyły wyjątkowo wysokich temperatur; w wyniku zblakło ponad 80 procent koralowców. Była to katastrofa, ale dla S. trenchii była to okazja. W miesiącach przed rozpoczęciem się blaknięcia LaJeunesse znajdował ten gatunek w mniej niż 1 procencie koralowców. Podczas tego procesu widział je w 20 procentach. “Znaleźliśmy je w najbardziej zestresowanych zwierzętach – mówi. – Nigdy nie widziałem, by się tak zachowywały gdzieindziej”.   

Przez niemal dziesięć lat pracy zespół LaJeunesse’a potwierdził, że S. trenchii istotnie zachowuje się inaczej w różnych częściach świata. Na Indy-Pacyfiku istnieje jako genetycznie zróżnicowana populacja, która prawdopodobnie istnieje od wielu setek tysięcy lat – jeśli nie od milionów. Nie jest także sama. S. trenchii jest częścią linii rodowej Symbiodinium zwanej “Clade D”, która powstała na Indy-Pacyfiku i zróżnicowała się na wiele gatunków, z których każdy stowarzysza się z pewnym typem koralowca.

Na Karaibach sprawy wyglądają zupełnie inaczej. S. trenchii jest jedynym członkiem Clade D w okolicy i żyje w najrozmaitszych koralowcach. Ta populacja ma absurdalnie mało zróżnicowania genetycznego. Na tysiącach kilometrów oceanu indywidualne komórki  S. trenchii sa niemal identyczne. To jest jak patrzenie na morze klonów.

S. trenchii musiał podjechać na gapę na Karaiby na jakimś statku, może dopiero kilkadziesiąt lat temu. Rozprzestrzenił się następnie w całym regionie, być może wykorzystując trudne czasy, które przypadły w udziale koralowcom. “Biedne Karaiby są chlastane anomaliami temperatury powierzchniowej i olbrzymią populacją ludzką – mówi LaJeunesse. – Uległy poważnej degradacji. Gdyby były w poprzednim, nieskazitelnym stanie, gdybyśmy mogli cofnąć się o 100 lat, nie jestem pewien, że S. trenchii odniósłby taki sukces”.

Nie możemy jednak cofnąć się w czasie i odniósł on sukces. „Jest jak jest – mówi LaJeunesse. – Nic nie możemy na to poradzić”. A właściwie moglibyśmy nie chcieć niczego na to poradzić. Istnieje tendencja do traktowania wszystkich gatunków inwazyjnych jako złoczyńców, ale nie wszystkie są takie, jak ropuchy olbrzymie lub pytony birmańskie. Istnieją  pewne dowody, że ci najeźdźcy mogą mieć pozytywne efekty na swoje nowe domy. Weźmy S. trenchii. Można argumentować, że jego inwazja przyniosła korzyść koralowcom przez pozwolenie im na przetrwanie gorąca w 2005 r.

Za tym promykiem światła kryją się jednak chmury. Eksperymenty Pettay’ego pokazały, że  S. trenchii jest bardziej samolubny niż rdzenne glony Karaibów. Produkuje równie dużo cukru, jak jego koledzy, ale przekazuje znacznie mniej swoim koralowym partnerom. W efekcie koralowce mogą budować rafy w o połowę wolniejszym tempie. Może lepiej mieć skąpego partnera niż żadnego partnera, ale na długą metę niezgodności z S. trenchii mogą zaszkodzić koralowcom i rafom, które budują. Obecnie nikt nie wie, gdzie leży punkt równowagi między korzyściami i zagrożeniem.

LaJeunesse chce się tego dowiedzieć. Chce wiedzieć, jak S. trenchii wpływa na tempo wzrostu swoich koralowych gospodarzy. A także, co powoduje, że jest tak skutecznym najeźdźcą? I dlaczego jest wytrzymalszy niż inne pokrewne gatunki? „Jest jedynym członkiem Clade D, którego genom został zduplikowany. To jest zgadywanie, ale może ma to jakiś wpływ”.  

Chce także, by inni biolodzy zajmujący się koralowcami zwracali większą uwagę na mikrobową stronę symbiozy koralowce-glony. Wiele z nich mówi o koralowcach „wybierających” lub „tasujących” swoje symbionty, jak gdyby symbionty były biernymi połowami w tym partnerstwie. „Doprowadza mnie to do szału – mówi LaJeunesse. – Myślę, że ludzie pracują z koralowcami, bo lubią koralowce, a więc przyjmują punkt widzenia gospodarza”.

Ale symbionty także są niesłychanie skomplikowane. Nie są to tylko bakterie; to są bardzo złożone organizmy. Mają w swoich komórkach równie dużo DNA, jak ty masz w swoich i mają więcej genów. Ludzie i koralowce mają nieco ponad 20 tysięcy genów w swoich genomach; Symbiodinium ma między 40 a 50 tysięcy i nie mamy pojęcia, co robi około połowa z nich. „Kto jest tu panem domu?” – pyta LaJeunesse.

Źródło: Pettay, Wham, Smith, Iglesias-Prieto & LaJeunesse. 2015. Microbial invasion of the Caribbean by an Indo-Pacific coral “zooxanthella”. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1502283112

The microbe that invaded Caribbean coral reefs

Not Exactly Rocket Science, 2 czerwca 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska