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Environmnental stresses in a scleractinian coral-dinoflagellate symbiosis: a genomics approach

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Hilfe für Korallenriffe

Aufgrund ihrer reichen biologischen Vielfalt und ökologischen Bedeutung werden Korallenriffe auch als "Regenwälder der Meere" beschrieben. Das Projekt ESCOR half nun beim Schutz dieser unersetzlichen Naturwunder, indem Meeresbiologen ein klareres Verständnis der Auswirkungen von Klimawandel und Umweltverschmutzung erhielten. 

Energie

Die Struktur eines Riffs ist das Ergebnis einer symbiotischen Beziehung zwischen den Korallen und einer Algenart namens Zooxanthellen (Symbiodinium). Die Algen suchen Zuflucht in den Kalkhüllen der Korallen und liefern ihren tierischen Wirten im Gegenzug große Mengen an Energie. Umweltbelastungen in Form von Erwärmung, Versauerung oder einem steigenden Stickstoffanteil des Meerwassers können dazu führen, dass die Korallen die Algen vertreiben, was wiederum eine Korallenbleiche verursachen würde. Im Rahmen von ESCOR ("Environmnental stresses in a scleractinian coral-dinoflagellate symbiosis: a genomics approach") wurde die Wirkung von Umweltstress auf Korallen sowohl auf molekularer als auch auf funktionaler Ebene untersucht. Dabei wurden modernste Techniken wie Polymerase-Kettenreaktion (polymerase chain reaction, PCR) und Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS) eingesetzt. Mit den Forschungen sollte bestimmt werden, wie stark verschiedene wichtige Gene, die an der Regulierung des Verhältnisses zwischen Zooxanthellen und Korallen beteiligt sind, als Reaktion auf verschiedene Szenarien des Klimawandels exprimiert werden. Die Forscher maßen außerdem die Veränderung bei Aufnahme und Transport von Materialien als Reaktion auf menschliche Einflüsse, wie etwa auf hohe Anteile gelösten anorganischen Stickstoffs. An den nordwestlichen und südöstlichen Rändern des australischen Great Barrier Reef wurden Proben entnommen. Erste Ergebnisse ließen darauf schließen, dass bei erhöhten Temperaturen sowohl in den Algen als auch in den Wirtskorallen starke molekulare Regulierungen mit Veränderungen der Expression der Schlüsselgene stattfinden. Die Reaktion von Korallen auf gestiegene Stickstoffwerte wurde mithilfe der NanoSIMS-Analyse untersucht. Dies lieferte neue Einblicke in die Rolle von Ammonium bei der symbiotischen Beziehung. Außerdem konnten die Forscher damit auch die Fähigkeit der Algen, Stickstoff zu binden, im Vergleich zu ihren Wirtskorallen nach Belastung durch ammoniumreiches Meerwasser quantifizieren. Das ESCOR-Projekt lieferte darüber hinaus neue Daten zur Expression von Schlüsselgenen und zu metabolischen Veränderungen in den Korallen während Stressbedingungen. Diese Forschungen lieferten neue Einblicke in die komplexen Mechanismen hinter der Empfindlichkeit von Korallen gegenüber Umweltveränderungen. Die durch das Konsortium entwickelten Techniken können dazu beitragen, die Auswirkungen von Stressfaktoren auf der subletalen Ebene festzustellen, also an dem Punkt, an dem Maßnahmen zur Milderung noch die größten Erfolgsaussichten haben. Darüber hinaus werden die Ergebnisse es Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern ermöglichen, effektivere Erhaltungs- und Bewirtschaftungspolitiken und -programme zu entwickeln.

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