Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
Badanie: probiotyki zapobiegły bieleniu koralowców podczas fali upałów w Morzu Czerwonym
Koralowce leczone probiotykami zachowały barwę i sprawność fotosyntezy podczas fali upałów.
Eksperyment przeprowadzono na koralowcach Acropora valida w podwodnym laboratorium u wybrzeży Arabii Saudyjskiej.
Jeden z preparatów postbiotycznych również przyniósł korzystny efekt, ale metoda była testowana tylko na jednym gatunku.
Naukowcy podkreślają, że probiotyki mogą kupować czas, lecz nie usuwają przyczyn kryzysu raf koralowych.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
Kiedy w 2022 roku fala upałów objęła Morze Czerwone, część koralowców na rafie położonej około 15 kilometrów od wybrzeża Arabii Saudyjskiej zareagowała inaczej niż nieleczone organizmy. Koralowce, którym podano probiotyki, czyli korzystne bakterie wyizolowane ze zdrowych koralowców, zachowały barwę i sprawność fotosyntezy. Wyniki eksperymentu sugerują, że manipulowanie mikrobiomem może ograniczać skutki stresu cieplnego także w naturalnym środowisku, a nie tylko w akwariach laboratoryjnych.
Pierwszy taki test na żywej rafie
Badanie opisane w czasopiśmie Cell Reports dotyczyło koralowców poddanych działaniu temperatury wyższej od lokalnej średniej w sezonie letnim. Wcześniejsze prace zespołu Raquel Peixoto z King Abdullah University of Science and Technology pokazywały, że probiotyki mogą ograniczać bielenie koralowców
Słownik artykułu
Pojęcia, które warto znać
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
w zbiornikach. Nowy eksperyment miał sprawdzić, czy podobny efekt da się uzyskać na rafie, gdzie organizmy są jednocześnie narażone na zmienność temperatury, prądy wodne i naturalne warunki środowiskowe.
Koralowce tworzą siedliska dla około jednej trzeciej gatunków morskich, a ich kondycja pogarsza się w związku z rosnącą temperaturą oceanów oraz innymi presjami. Podczas morskiej fali upałów zaburzeniu może ulec korzystna symbioza koralowca z glonami żyjącymi w jego tkankach. Glony dostarczają koralowcowi produkty fotosyntezy, a ich utrata prowadzi do bielenia. Jeżeli stres utrzymuje się długo, koralowiec może osłabnąć i umrzeć.
Eksperyment przeprowadzono w podwodnym laboratorium utworzonym w 2021 roku w obrębie istniejącej rafy Morza Czerwonego.
Podczas fali upałów temperatura wody wynosiła od 30,9 do 32°C, czyli około 1,2°C więcej niż lokalna średnia letnia.
Przez 15 dni badacze ośmiokrotnie nurkowali do rafy i podawali preparaty w pobliżu koralowców Acropora valida.
Oceniano barwę koralowców oraz efektywność fotosyntezy symbiotycznych glonów, a następnie analizowano zmiany w mikrobiomie.
Jak działała zastosowana metoda
Zespół przygotował dwa preparaty probiotyczne. Wykorzystano w nich mieszaniny bakterii z rodzajów Cobetia, Halomonas, Sutcliffiella i Pseudoalteromonas. Mikroorganizmy wcześniej wyizolowano ze zdrowych koralowców należących do kilku lokalnych gatunków, między innymi Pocillopora favosa, Stylophora pistillata, Galaxea fascicularis oraz przedstawicieli rodzaju Acropora. Dobór bakterii opierał się na przypuszczeniu, że mogą wspierać funkcje ważne dla odporności koralowców na stres.
Badacze przygotowali również preparaty postbiotyczne. Były one oparte na tych samych probiotykach, ale bakterie zostały wcześniej zabite przez podgrzanie. Postbiotyki nie mają dostarczać żywych mikroorganizmów, lecz uruchamiać w organizmie reakcję odpornościową albo inną reakcję ochronną. Takie rozwiązanie może w przyszłości być łatwiejsze do przechowywania i tańsze w użyciu, jednak w opisywanym eksperymencie był to przede wszystkim test porównawczy, a nie gotowa technologia do masowego zastosowania.
Preparaty podawano w wodzie bezpośrednio przy koralowcach. Ponieważ fala upałów już się rozpoczęła, badacze nie sprawdzali wyłącznie działania profilaktycznego. Obserwowali także, czy interwencja może pomóc koralowcom, które znajdują się już pod wpływem stresu cieplnego. Dla porównania pozostawiono grupę kontrolną bez leczenia. Stan organizmów oceniano na podstawie ich koloru, który jest wskaźnikiem bielenia, oraz pracy symbiotycznych glonów.
W grupie kontrolnej zdrowie koralowców pogarszało się wraz z utrzymywaniem się wysokiej temperatury. Tymczasem koralowce otrzymujące oba preparaty probiotyczne zachowały barwę i efektywność fotosyntezy. Taki sam efekt zaobserwowano po zastosowaniu jednego z preparatów postbiotycznych. Oznacza to, że w warunkach tego konkretnego doświadczenia leczone organizmy lepiej utrzymały podstawowe oznaki funkcjonowania niż koralowce pozostawione bez interwencji.
Zmiany w mikrobiomie i metabolizmie
Analiza sekwencji genetycznych wykazała, że po zastosowaniu preparatów zmienił się mikrobiom koralowców. W organizmach otrzymujących postbiotyki zwiększył się między innymi udział bakterii z rodzaju Cobetia. Naukowcy podejrzewają, że bakterie te mogą pomagać koralowcom lepiej znosić wysoką temperaturę, ale sam eksperyment nie rozstrzyga jeszcze, które dokładnie mechanizmy odpowiadają za ochronę.
Każdy z preparatów wywoływał również odmienną odpowiedź metaboliczną koralowców. Zdaniem Raquel Peixoto może to oznaczać, że istnieje więcej niż jedna droga ograniczania skutków stresu cieplnego. Nie chodzi więc koniecznie o jeden uniwersalny skład bakterii, który można zastosować na wszystkich rafach, lecz o dobieranie preparatów do gatunku koralowca i lokalnej społeczności mikroorganizmów.
Obiecujący wynik, ale nie gotowe rozwiązanie
Najważniejsze ograniczenie badania polega na tym, że obejmowało ono jeden gatunek koralowca. Naukowcy zakładają, że inne gatunki mogą wymagać odmiennych mieszanin mikroorganizmów. Osobnym wyzwaniem jest skala. Podawanie preparatów za pomocą strzykawek podczas kolejnych nurkowań jest czasochłonne i pracochłonne, a rafy zajmują rozległe obszary. Nawet skuteczna metoda laboratoryjna lub lokalna nie staje się automatycznie praktycznym narzędziem dla całych ekosystemów.
Po przeprowadzeniu eksperymentu badacze zaczęli rozwijać biodegradowalne kulki z alginianu. Materiał ma utrzymywać probiotyki w stabilnym stanie podczas przechowywania w lodówce i stopniowo uwalniać je na rafie. Zespół nie ustalił jeszcze, jak długo bakterie pozostają w takich kulkach żywe. To ważne pytanie, ponieważ trwałość preparatu, sposób jego rozprowadzania i częstotliwość aplikacji będą decydować o tym, czy metoda może wyjść poza warunki badawcze.
Andrea Grottoli z Ohio State University, która nie uczestniczyła w badaniu, oceniła wynik terenowy jako szczególnie istotny, ponieważ wcześniejsze eksperymenty prowadzono głównie w zbiornikach. Jednocześnie wskazała, że zachowanie barwy i sprawności fotosyntezy nie wystarcza do potwierdzenia długoterminowego sukcesu. Potrzebne są obserwacje pokazujące, czy leczone koralowce rzeczywiście szybciej rosną, przeżywają kolejne fale upałów i odbudowują populacje.
Probiotyki mogą kupować czas, lecz nie zatrzymają ocieplenia
Wynik należy odczytywać jako dowód na możliwość ochrony koralowców w konkretnym miejscu i podczas konkretnego zdarzenia, a nie jako potwierdzenie uniwersalnego lekarstwa dla raf. Przywoływane przez badaczy oszacowania wskazują, że przy wzroście globalnej temperatury o 1,5°C względem epoki przedindustrialnej od 70 do 90 procent koralowców może być do 2100 roku zagrożonych silną degradacją. To prognoza dotycząca skali ryzyka klimatycznego, a nie wynik opisanego eksperymentu.
Na kondycję raf wpływają także przełowienie i zanieczyszczenia wybrzeży. Technologie poprawiające odporność koralowców, w tym probiotyki, postbiotyki oraz inne metody wspierania ich zdrowia, mogą więc pełnić funkcję krótkoterminowego zabezpieczenia. Mogą pomóc zachować żywe kolonie do czasu ograniczenia czynników powodujących stres, ale same nie usuwają przyczyn wzrostu temperatury mórz ani presji wywieranej na rafy przez działalność człowieka.
