Bacteriën in bepaalde microbiomen lijken koralen te helpen zich aan te passen aan hogere watertemperaturen en te beschermen tegen verbleking, zoals aangetoond door een door KAUST geleid onderzoeksteam.

Koraaldieren vertrouwen op algen en bacteriële symbionten, bekend als het microbioom, te functioneren en te bloeien. Deze wederzijds voordelige relaties kunnen van vitaal belang zijn als koralen de snelle opwarming van de oceanen willen overleven, omdat kortlevende bacteriën zich sneller kunnen aanpassen dan langlevende koralen en koralen dus enige bescherming kunnen bieden.

"Onze uitdaging is om de symbiotische interacties tussen koralen en andere organismen te ontwarren en te begrijpen, " zei universitair hoofddocent mariene wetenschappen Christian Voolstra aan het Red Sea Research Center in KAUST, die het project leidde in samenwerking met wetenschappers van Stanford University. "We hebben een experiment ontworpen waarmee we koraal-bacteriële interacties in de loop van de tijd konden volgen en hun reacties op veranderingen in de watertemperatuur konden beoordelen."

Het team voerde hun onderzoek uit in rifzwembaden in de Stille Zuidzee bij Ofu Island in het Amerikaans Samoa National Park. Ze kozen twee dicht bij elkaar gelegen poelen waar de koraalsoort Acroporahyacinthus leefde, maar dat had verschillende natuurlijk voorkomende watertemperaturen - één zwembad had een lager temperatuurbereik, zelden hoger dan 32 graden Celsius, terwijl de andere schommelde tussen de 25 en 35 graden Celsius.

Het internationale team heeft enkele koraalfragmenten van de ene poel naar de andere getransplanteerd en deze en de bijbehorende bacteriën nauwlettend gevolgd in zowel hun oorspronkelijke als nieuwe omgeving.

"Zeventien maanden na transplantatie, we voerden een kortdurend hittestress-experiment uit en ontdekten dat de koralen die van de koudere naar de warmere omgeving waren getransplanteerd hun bijbehorende bacteriën hadden veranderd en meer hittebestendig waren, " legde Voolstra uit. "Hun microbioom was vergelijkbaar met de koralen die in het warmere zwembad voorkomen. Dit suggereert dat bacteriële associaties flexibel zijn en koralen mogelijk kunnen helpen zich aan te passen aan veranderende omgevingen - een opwindend resultaat!"

In het stressexperiment koralen afkomstig uit het koelere zwembad aanzienlijk gebleekt, terwijl koralen 17 maanden eerder naar het warmere zwembad verhuisden, bleken ze minder, in lijn met hun nieuw verworven microbioom. Verdere analyse van de verschillende microbiële gemeenschappen in de poelen toonde aan dat de microbiomen bij hogere temperaturen een hoger koolhydraatmetabolisme en een meer functioneel suikertransportsysteem hadden.

"Onze volgende stap is om te bewijzen dat specifieke bacteriën direct bijdragen aan de thermische tolerantie van de gastheer, " zei Voolstra. "We kunnen dit doen door aan te tonen dat de afwezigheid van een bacterie de koraalgastheer warmtegevoelig maakt, terwijl een associatie met dezelfde bacterie koraal hittebestendiger maakt."

"Dit is een uitdaging, omdat het vinden van de juiste bacteriën is als het vinden van een speld in een hooiberg, maar we gaan ervoor ' zei Voolstra.