Welke factoren bepalen het succes van algen als "huurders" van hun koraalgastheren, zowel onder optimale omstandigheden als wanneer de oceanische temperatuur stijgt? Een team van experts geleid door de Victoria University of Wellington, waaronder Arthur Grossman van Carnegie, onderzoekt deze vraag.

Koralen zijn ongewervelde zeedieren die grote exoskeletten bouwen waaruit kleurrijke riffen zijn opgebouwd. Maar deze rifopbouw is alleen mogelijk vanwege een wederzijds voordelige relatie tussen het koraal en verschillende soorten eencellige algen, dinoflagellaten genaamd, die in de cellen van koraalpoliepen leven.

Deze algen zijn fotosynthetisch, wat betekent dat ze net als planten de energie van de zon kunnen omzetten in chemische energie in de vorm van voedsel. Veel van de fotosynthetisch afgeleide voedingsstoffen die door een alg worden gesynthetiseerd, dienen als voedsel voor zijn koraalgastheer, terwijl de gastheer op zijn beurt de alg voorziet van essentiële anorganische voedingsstoffen, inclusief kooldioxide, stikstof in de vorm van ammonium, en fosfaat. Echter, Opwarming van de oceaan als gevolg van klimaatverandering zorgt ervoor dat veel koralen hun inheemse algenbewoners verliezen - samen met de voedingsstoffen die ze leveren - een fenomeen dat bleken wordt genoemd. Als het gebleekte koraal niet opnieuw wordt gekoloniseerd met nieuwe algenbewoners, het kan dood.

Sommige soorten van de dinoflagellaatalgen vormen deze symbiotische relaties met meerdere soorten koraal, andere zijn specifieker.

"We zijn geïnteresseerd in het begrijpen van de cellulaire processen die die voorkeursrelaties in stand houden, " zei Grossman. "We willen ook weten of het mogelijk is dat meer hittetolerante, niet-geprefereerde algen zouden gebleekte koraalgemeenschappen kunnen doen herleven, zelfs als de relatie minder efficiënt is."

Andere organismen zoals zeeanemonen maken deel uit van dezelfde stam als koraal, cnidaria genoemd; ze herbergen ook algen, maar zijn gemakkelijker te bestuderen. In dit artikel – gepubliceerd door Het ISME-tijdschrift -de onderzoekers analyseerden de verschillen in cellulaire functie die optraden toen een soort anemoon genaamd Exaiptasia pallida werd bevolkt door twee verschillende geslachten van dinoflagellaatalgen - de ene inheems en zeer vatbaar voor thermische bleking en de andere, dat is niet-inheems maar meer hittebestendig.

"In deze studie hoopten we eiwitten op te helderen die de uitwisseling van voedingsstoffen tussen de anemoon en zijn inheemse algen verbeteren en waarom het succes van de anemoon in gevaar komt wanneer hij de niet-inheemse hittebestendige algen herbergt, ’ zei Grosman.

Het team ontdekte dat anemonen gekoloniseerd door inheemse algen verhoogde niveaus van eiwitten tot expressie brachten die geassocieerd zijn met het metabolisme van organische stikstof en lipiden - voedingsstoffen die efficiënt kunnen worden gesynthetiseerd als gevolg van de fotosynthetische activiteit van de algen. Deze anemonen synthetiseerden ook een eiwit genaamd NPC2-d waarvan wordt gedacht dat het de sleutel is tot het vermogen van cnidarian om de algen op te nemen en het te herkennen als een symbiotische partner.

In tegenstelling tot, anemonen met de niet-inheemse huurder tot expressie gebrachte eiwitten geassocieerd met stress, wat waarschijnlijk een minder optimale integratie van de stofwisseling van de twee organismen weerspiegelt.

"Onze bevindingen openen deuren naar toekomstige studies om belangrijke eiwitten en cellulaire mechanismen te identificeren die betrokken zijn bij het onderhouden van een robuuste relatie tussen de alg en zijn cnidarian gastheer en de manieren waarop het metabolisme van de organismen is geïntegreerd, ’ concludeerde Grossman.