Klimaatverandering bedreigt koraalriffen over de hele wereld. De hoge temperaturen die met dit fenomeen gepaard gaan, kunnen leiden tot "bleken, " de afbraak van de symbiose tussen koralen en de algen die in hun cellen leven. Aangezien koralen worden gevoed door deze fotosynthetisch actieve algen "symbionten, " bleken - zo genoemd omdat de koraalweefsels helder/wit worden, het blootleggen van het witte skelet eronder resulteert meestal in koraaldood.

Minstens een half miljard mensen op aarde zijn voor hun levensonderhoud rechtstreeks afhankelijk van koraalriffen. Koraalriffen bieden een schat aan ecosysteemdiensten, niet alleen voor de overvloed aan zeedieren die op koraalriffen leven, maar ook voor de mens. Bijvoorbeeld, riffen zijn kraamkamers voor talloze commercieel belangrijke vissoorten.

Daarom moeten we de gezondheid van koraalriffen over de hele wereld actief monitoren. Ik ben vooral geïnteresseerd in het identificeren van riffen die stressgevoelig zijn of een beperkte veerkracht hebben. Misschien moeten dergelijke riffen prioriteit krijgen voor instandhouding in de ongelukkige veronderstelling dat het redden van alle riffen misschien niet langer haalbaar is. Nogmaals, misschien moeten we onze inspanningen in plaats daarvan richten op riffen met de sterkste koralen, omdat deze een betere overlevingskans hebben.

Achteloos, we hebben een manier nodig om te bepalen of een rif gezond of ziek is.

Reactionaire diagnose

historisch, de gezondheidsbeoordeling van koraalriffen is een poging met terugwerkende kracht geweest. We maken onze SCUBA-flessen vast, ga duiken en noteer het aantal koralen dat stervende of dood is. Dit zou hetzelfde zijn als iemand vertellen die net een hartaanval heeft gehad dat hij een hoge bloeddruk heeft. Ideaal, die persoon had het graag eerder geweten, zodat ze veranderingen in hun dieet of andere levensstijl hadden kunnen aanbrengen om een ​​hartstilstand te voorkomen.

Als we alleen koraaldood diagnosticeren, de gegevens die tijdens onze onderzoeken zijn verkregen, hebben weinig nut voor levende koralen. Zou het niet beter zijn als we achteruitgang in de gezondheid van koralen konden detecteren voordat ze ernstig, tekenen van ziekte in een laat stadium, zoals bleken, duidelijk zijn? Vervolgens, we kunnen managers waarschuwen zodat ze kunnen optreden om de veerkracht van koraal op lokale schaal te bevorderen door, bijvoorbeeld, het rif sluiten voor de visserij.

We weten niet hoe echt gezond koraal eruit ziet

Helaas, we hebben geen fysiologische basislijn voor koralen. Al het onderzoek naar koraalriffen is gedaan in de afgelopen 50 tot 100 jaar. Dat is ruim na het begin van de industriële revolutie, het punt waarop onze collectieve menselijke impact op de planeet echt in een hogere versnelling sprong.

Met andere woorden, alle gegevens die we momenteel bezitten, zijn afkomstig van koralen die waarschijnlijk al in zekere mate gestrest zijn. Zelfs de meest geografisch geïsoleerde riffen, die van Chagos in de Indische Oceaan, bleken bijna jaarlijks.

Hoewel dit betekent dat er geen ongerepte riffen op aarde blijven, het is nog steeds mogelijk dat er gezonde te vinden zijn. Maar weten wat eigenlijk een gezond rif is, is lastig gezien het gebrek aan basisgegevens. Als we niet weten hoe we het fenotype van een gezond koraal moeten definiëren, hoe kan van ons worden verwacht dat we de mate van stress of de kans op bleken documenteren?

De gezondheid van koralen bestuderen door middel van moleculaire biologie

In de afgelopen 15 jaar, Ik heb een reeks moleculaire diagnostische procedures ontwikkeld om vermoedens te doen over de gezondheid van koralen. Voor degenen die celbiologie hebben gestudeerd, u herinnert zich misschien dat alle cellulaire organismen een reeks eiwitten hebben die beschermen, hun cellen stabiliseren en/of herstellen tijdens stressgebeurtenissen, zoals blootstelling aan hoge temperaturen. Hoewel sommige "stress-eiwitten" te allen tijde kunnen worden gesynthetiseerd (zelfs wanneer cellen niet gestrest zijn), de meerderheid zou alleen door de cellen moeten worden geproduceerd als ze daadwerkelijk gestrest zijn.

Door die logica, zelfs als we geen basisgegevens hebben, we zouden in staat moeten zijn om een ​​diagnostisch systeem voor koralen te ontwikkelen op basis van concentraties van stress-indicatieve genen en eiwitten die ik gezamenlijk "moleculaire biomarkers" zal noemen. koralen, ten slotte, bestaan ​​uit cellen met zeer gelijkaardige genomen als de onze (althans in het geval van de gastheren).

Mijn idee, dan, naar 's werelds meest "ongerepte" (tong stevig in de wang geïmplanteerde) ecosystemen zou gaan, proef koralen, en analyseer de concentraties van een aantal moleculaire biomarkers op gen- en eiwitniveau die betrokken zijn bij de cellulaire stressrespons. Dit zou dienen om 'huidige basislijn'-gegevens voor rifkoralen te genereren waarmee we toekomstige verschuivingen als gevolg van klimaatverandering en andere menselijke activiteiten kunnen vergelijken.

Van 2013 tot 2016 bemonsterde ik koralen uit de meest afgelegen uithoeken van de Indo-Pacific als postdoctoraal onderzoeker bij de Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation (LOF). Als onderdeel van LOF's "Global Reef Expedition" (GRE), kleine stukjes weefsel (bijv. "biopsieën") werden verwijderd uit elk van de duizenden koraalkolonies (met de nadruk op het geslacht Pocillopora), variërend van de Australeilanden van Frans-Polynesië tot de Chagos-archipel (Britse Indische Oceaan), en honderden sites daartussenin. We hebben ons gericht op riffen die nog niet eerder waren onderzocht of verkend, die meestal het verst verwijderd waren van menselijke populaties.

Zijn koralen in een constante staat van stress?

Na het uitvoeren van verschillende moleculaire diagnostische procedures, Ik ontdekte dat elk koraal dat ik bemonsterde, werd gekenmerkt door ongelooflijk hoge concentraties van alle beoogde biomarkers voor stress (in zowel de koraalgastheer als de endosymbiotische algen-"compartimenten").

Dit was het geval in afgelegen atollen van de Austral- en Cookeilanden, evenals Fiji, Tonga, Nieuw-Caledonië, de Salomonseilanden, Palau en Chagos.

De eenvoudigste verklaring voor de observatie dat elk koraal dat ik bemonsterde de cellulaire kenmerken van een stressreactie vertoonde, is dat de koralen inderdaad gestrest waren. Echter, sommigen hebben beweerd dat koralen anders zijn en, in tegenstelling tot andere celorganismen, kan te allen tijde "gestrest" blijven om te anticiperen op veranderingen in het milieu.

Dit geldt voor sommige ecosystemen, zoals opwellende koraalriffen van Zuid-Taiwan, waar de kwaliteit van het zeewater regelmatig snel verandert. Dat gezegd hebbende, we vonden maar weinig riffen die dergelijke extreme omgevingen tegenkwamen tijdens onze pan-wereldwijde onderzoeksexpeditie.

Gestresst of gewoon 'pessimistisch'?

De meeste gestreste cellen of organismen stoppen met groeien en reproduceren omdat er zoveel energie wordt gebruikt om het cellulaire evenwicht te herstellen, ook wel homeostase genoemd. Dit was niet het geval voor deze "gestresste" koralen, ook vertoonde de meerderheid geen tekenen van weefselnecrose of ziekte. Verder, hoewel sommigen later bleken te bleken, niet allemaal.

Met andere woorden, het feit dat het koraal en de interne algencellen constant hun stressreacties gebruikten, betekende niet noodzakelijk dat de koraal "holobionten" (een samensmelting van gastheer + symbiont) uiteindelijk zouden desintegreren.

Misschien de mobilisatie van reserve-energievoorraden, zoals vetten, heeft het mogelijk gemaakt dat deze koralen tot op heden blijven bestaan, ondanks stress. Dit zou op zijn best een overlevingsstrategie voor de korte termijn zijn, Hoewel. Misschien zijn ze overgestapt van fotosynthese naar gewoon meer plankton eten, net als veel andere zeedieren die geen algensymbionten hebben.

Of misschien, Zoals hierboven vermeld, koralen zijn gewoon raar; in plaats van de kortstondige "vecht- of vluchtreactie" die door andere dieren wordt gebruikt, ze blijven "fysiologisch pessimistisch", altijd op het ergste voorbereid. Alleen terugreizen naar deze locaties zullen uitwijzen of deze waarneembare stressvolle levensstijl de komende decennia voortdurende koraaloverleving mogelijk maakt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.