Wetenschappers hebben het eerste moleculaire bewijs ontdekt dat koralen en anemonen hun genexpressie kunnen optimaliseren wanneer ze worden blootgesteld aan omgevingsstress, waardoor ze kunnen acclimatiseren aan extreme omstandigheden zoals die zich voordoen tijdens klimaatverandering.

"In een notendop, we zouden geharde koralen in kwekerijen kunnen trainen om hun thermische veerkracht te verbeteren, hen te helpen beter om te gaan met stijgende zeetemperaturen voordat ze in de riffen worden geplant, " Zegt Dr. Manuel Aranda, hoofdauteur en assistent-professor mariene wetenschappen in het Red Sea Research Center van King Abdullah's University of Science and Technology (KAUST).

"Genetische aanpassing is een langzaam proces, omdat het gunstige mutaties vereist om zich door de populatie te verspreiden, wat behoorlijk wat tijd kost in organismen zoals koralen met lange generatietijden. Onze bevindingen zijn belangrijk omdat epigenetische mechanismen een potentieel snelle manier zijn om de overlevingskansen van koralen te vergroten in het licht van de huidige snelheid waarmee klimaatverandering voortschrijdt, ' zegt dokter Aranda.

Dit onderzoek zou een enorme impact kunnen hebben op het behoud van economisch waardevolle rifformaties waarvan talloze mariene organismen afhankelijk zijn voor hun leefgebied. Door te bestuderen hoe kleine zeeanemonen epigenetische mechanismen gebruiken om de expressie te reguleren van genen die betrokken zijn bij hun symbiose met fotosynthetische algen, de onderzoekers hebben ontdekt dat deze mechanismen koralen en anemonen kunnen helpen acclimatiseren aan omgevingsstress, en geloven dat dit kan worden aangewend om hun weerbaarheid tegen de uitdagingen van klimaatverandering te verbeteren.

Het team van de Biological and Environmental Sciences &Engineering Division van KAUST heeft de sequentie van anemonen genomen met behulp van een techniek die DNA-methylatie detecteert - een chemische tag die aan DNA is bevestigd en de genexpressie beïnvloedt zonder de genetische sequentie te veranderen. Ze ontdekten dat bijna 40 procent van de anemoongenen gemethyleerd waren, en dat het methylatieniveau van een gen correleerde met zijn expressieniveau. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Door sequenties van anemonen met en zonder symbiotische algen te vergelijken, het team identificeerde ongeveer 2, 000 genen die verschillende methylatiepatronen hadden als reactie op symbiose, waarvan velen betrokken waren bij de oprichting, onderhoud, en afbraak van symbiose, inclusief genen die betrokken zijn bij herkenning, overspoeling van symbionten, en uitwisseling van voedingsstoffen.

"De volgende stap is om te kijken naar veranderingen in DNA-methylatie die betrokken zijn bij acclimatisatie aan temperatuurstress en om te controleren of deze veranderingen worden doorgegeven aan het nageslacht. Als dit het geval is, we zouden het proces van omgevingsverharding kunnen gebruiken om de ouders te "trainen" en voorgeacclimatiseerde larven te produceren die kunnen worden gebruikt om riffen te zaaien, ' zegt dokter Aranda.

Het team is van plan te onderzoeken hoe DNA-methylatie verandert als reactie op temperatuurstress en of deze epigenetische veranderingen worden geërfd. Ze zijn ook van plan om langetermijnexperimenten te ontwerpen om te bepalen hoe lang de acclimatisatie duurt.