Bulcsú, Kerény, Kerubin2020. június 04., csütörtök
Tudomány

Mi rejlik a korallfehéredés mögött?

National Geographic Magyarország

A melegedő tengerek hatására következik be a korallfehéredés, amely elpusztítja a korallközösségeket. Vajon milyen biológiai folyamatok állnak a hátterében?

Forrás: PNAS / The Ocean Agency/XL Catlin Seaview Survey

A korallfehéredés az elmúlt évtizedekben egyre nagyobb mértékben és egyre több helyszínen észlelhető, de annak ellenére, hogy maga a jelenség igen nagy visszhangot vált ki mind a laikusok, mind a szakemberek körében, a mögöttes molekuláris- vagy sejtszintű okokról keveset tudtunk.

Az Amerikai Tudományos Akadémia folyóirata, a PNAS foglalta össze az ismereteket a korallfehéredés jelenségéről. Amit biztosan tudunk: a fehéredés lényege, hogy felbomlik a korallpolipok és a bennük élő fotoszintetizáló algák közti érzékeny egyensúlyon alapuló szimbiózis. Milyen elméletek vannak ennek jelenlegi okairól?

Egy új kutatás azt sugallja, hogy nemcsak a szimbiózis felbomlásával, hanem közvetlen károkozással is a „gazdák” ellen fordulhatnak az algák. David Baker, a Hong Kong-i Egyetem kutatója elmondta: „A korallokban élő szimbionta algákra jóindulatú lényekként tekintünk, amelyek önzetlen módon táplálják a korallt. A kapcsolatuk azonban távolról sem ennyire egyszerű.”
Apránként, sok részletből kezd azonban összeállni a kép a korallfehéredés mögöttes okairól.

Korábbi kutatások azt sugallták, hogy az algák fotoszintézist végző mechanizmusa sérül a hőhullámok hatására, ennek okán olyan erős reakcióképességű, sejtszinten káros anyagok termelődnek, mint az oxigén eredetű szabad gyökök, vagy a hidrogén-peroxid, s az erre adott stresszválasz miatt következik be a pusztulás, s lökődik ki a korall az algája. Újabb kutatások azonban magát a szimbiózist kérdőjelezik meg: az algák a korallpolipokkal csak akkor osztozkodnak a termelt tápanyagokon, ha a körülmények ideálisak, az ettől eltérő esetekben parazitaként viselkednek. Christian Voolstra, a Konstanzi Egyetem kutatója megjegyezte: „Amikor egy sejt egy másikba beköltözik, az esetek legnagyobb részében parazitaként teszi ezt.” A korallok és algáik azonban ellentmondtak ennek a jelenségnek, így az elmúlt években a tudósok egyre kritikusabb szemmel figyelik e szimbionta kapcsolatot, különösen az algák viselkedését. 2009-ben merült fel először, hogy a víz melegedése hatására az algák csak elvonják a korallpolipok kínálta anyagokat, de nem adnak értük semmit cserébe. 2018-ban ezt az elméletet kísérletileg is igazolta David Baker és csapata. A kutatók nyomjelző izotópokkal követték a tápanyagok útját a korall és az alga közt, s ebből kiderült, hogy az algák kiválóan működtek meleg vízben is, azonban nem voltak hajlandóak osztozkodni a korallokkal. A melegebb vízből sokkal több tápanyagot vettek fel az algák, viszont ezeket nem adták át a korallnak – így a korall nem tudta követni az anyagcseréjével az algák felgyorsult életműködését.

A korallpolipocskán a barnás „pöttyök” szimbionta algák.
Forrás: PNAS / Katarina Damjanovic (Australian Institute of Marine Science, Townsville, Australia).

A korall-alga viszonyrendszert a tápanyagok rendelkezésre álló mennyisége korlátozza. A korallpolipok általában felhalmozzák maguknak a nitrogént, s csak egy keveset juttatnak belőle az algáiknak, emiatt az alga a fotoszintézise során termelt cukroknak csak egy részét tudja a saját céljaira felhasználni. Az így „feleslegessé” vált cukrokat kiürítik, s ezek táplálják a korallpolipokat. Ez a viszony távolról sem az önzetlen osztozkodás mintája. A víz melegedésével a benne élő nitrogénkötő baktériumok aktívabbá válnak, így az algák számára több nitrogén keletkezik, amelyhez a korall segítsége nélkül is hozzáfér, ennek köszönhetően fel tudja használni a fotoszintézise során termelt cukrokat is. Christian Voolstra előzetes laborvizsgálatai alapján úgy tűnik, hogy az alga ilyen helyzetben egyszerűen visszafoghatja a cukor átadását, mivel maguknak is több energiára van szükségük a meleg vízben.

Egyes elképzelések szerint az alga rákényszeríti a korallt, hogy felélje saját széntartalékait, nem ad az algának szenet, így az alga kénytelen átállni a szén alapú fotoszintézisről az oxigén alapúra, ezzel pedig megindul a korall sejtjei számára mérgező oxigén eredetű szabad gyökök kibocsátása. Más elképzelések szerint az oxigén eredetű szabad gyökök a hőstresszválasz részeként alakul ki. Elképzelhető az is, hogy ezek a felborult táplálékegyensúly eredményei, ám, hogy teljes legyen az egyet nem értés, olyan elképzelések is vannak, amelyek szerint a szabad gyököknek egyáltalán nincs közük a korallfehéredéshez…

Korallpeték CRISPR/Cas9 módszerű génszerkesztése abból a célból, hogy a korallok génjeinek működését feltárják.
Forrás: PNAS/ Lorna Mitchison-Field and Amanda Tinoco (Stanford University, Stanford, CA).

A kérdés az, hogy hol következik be a váltás a szimbionta viselkedés és az önző viselkedés között?
A legújabb kutatásokban azt találták a korallok rokonai közé tartozó tengerirózsáknál, hogy 292 génjük kifejeződése annál a hőmérsékleti határnál változik meg, amely a korallfehéredéshez is elvezet. E gének közt igen fontos cukoranyagcsere-szabályozók is voltak, s ez alapján úgy vélik, a korall-alga szimbiózis „titka” a cukoranyagcserében rejlik. Sinicsiro Marujama, a Tohoku Egyetem evolúciós biológusa szerint ez állhat magának a korallfehéredésnek is a hátterében. Bár nem ez volt az első olyan vizsgálat, amelyben a hőérzékeny génkifejeződést keresték, más – a hőtűrésben fontos szerepet játszó – géneket is találtak, viszont itt az anyagcserében központi szerepet játszók érzékenységet találták meg.

Madeleine van Oppen, a Melbourne-i Egyetem korallgenetikusa úgy véli, ha megismerjük, melyek a korallfehéredés mögött álló legfontosabb gének, akkor tenni is tudunk majd a hatásuk ellen úgy, hogy génszerkesztéssel egyszerűen feljavítjuk a koralljainkat. Persze a génekkel való manipulációnak sok ellenzője van, azonban az, hogy végszükség esetére kifejlesztjük a lehetséges megoldást e módszerrel, még nem azt jelenti, hogy azonnal génmódosított korallokat fogunk a zátonyokra helyezni, bár ez lenne a könnyebbik út.

Hozzászólások

Mit gondol a trianoni békeszerződésről a hazai közvélemény?

Mit gondol a trianoni békeszerződésről a hazai közvélemény?

Mit tud az anyaországi magyar társadalom a száz évvel

Ez a legapróbb műhold, amellyel kimutattak egy exobolygót

Ez a legapróbb műhold, amellyel kimutattak egy exobolygót

Eddig ez a legkisebb űreszköz, amellyel rábukkantak egy exobolygóra.

A Déli-óceán felett még mindig tiszta lehet a levegő

A Déli-óceán felett még mindig tiszta lehet a levegő

A szakértők szerint a Déli-óceánnál begyűjtött levegőminta mentes lehet az emberi tevékenységhez köthető részecskéktől.

Roncsmentés vs. érinthetetlenség

Roncsmentés vs. érinthetetlenség

Újra viták kereszttüzében a TITANIC roncsa – Mit mond a tengerjog?

Vegetáriánus ragadozók voltak a barlangi medvék

Vegetáriánus ragadozók voltak a barlangi medvék

A jégkorszakban élt félelmetes méretű medvékről izotópelemzéssel állapították meg, hogy mivel táplálkoztak.

National Geographic 2020. májusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket