Et internationalt hold har kortlagt det mikrobielle landskab på koralrev: et uudforsket potentiale for fremtidens medicin.

Vogtere af et liv, der går langt ud over grænserne for det synlige, det koralrev De er ikke blot et brændpunkt for makroskopisk biodiversitet. Faktisk myldrer et mikroskopisk univers, der er lige så komplekst og vitalt, i koralpolyppernes væv. En nylig international undersøgelse afslører, at hemmeligheden bag disse økosystemers modstandsdygtighed og kemiske rigdom ligger i deres mikrobiomen uudforsket reserve af molekyler, der kan omskrive fremtiden for medicin og bioteknologi.

Koralrevets mikrobiom: et nedsænket molekylært bibliotek

For vores øjne fremstår koralrev som havlandskaber af sjælden skønhed, "fortæret af fisk og angrebet af havet". Derudover er koraløkosystemer vitale biologiske infrastrukturer for havets sundhed og for de menneskelige økonomier, som de bidrager med undervandslandskaber, der tiltrækker tusindvis af turister og store mængder fisk hvert år.

Selvom koralrevene dækker mindre end 0,1% af havets overflade, er de hjemsted for ca. 25% af alle marine arter Kendt: dette betyder, at en fjerdedel af alle havfiskearter er afhængige af disse strukturer på et tidspunkt i deres livscyklus. Mange voksne fisk, såsom nogle tunfisk, tilbringer deres tidlige liv der; andre besøger ofte rev for at spise (på små dyr, der befolker koraløkosystemet, eller på selve polypperne).

Derudover beskytter koralrev kyster mod storme og erosion og "plejer" områder af havet, der ellers ville være øde. I dag opdager vi, at udover at være vært for de højeste niveauer af marin biodiversitet, er koralrev også matrixen for en et stort udvalg af mikroberog producere kemikalier, der kan vise sig meget lovende for medicin og bioteknologi.

Et internationalt forskerhold har opdaget, at forskellige koralarter er vært for forskellige mikrobielle samfund og tidligere ukendte biomolekylerKort sagt kan korallers sande biodiversitet findes i deres mikrobiom.

Et rigt mikroskopisk økosystem indsat for at forsvare havets koraller

Som det fremgår af undersøgelsen offentliggjort den Natur, koraller er afhængige af forskellige samfund af mikroorganismer, som vi samlet kalder mikrobiomDisse samfund forsyner koraller med vitale næringsstoffer (kulstof, nitrogen, fosfor, vitaminer, aminosyrer) og beskytter værtsorganismen, for eksempel mod nogle infektionssygdomme. En undersøgelse fra 2006 konkluderede, at mikrober forbundet med revkoraller producerer bioaktive metabolitter at afvise patogener, rovdyr og konkurrenter.

Antitumormidler opdaget i andre hvirvelløse dyr på revet, såsom svampe og bløde koraller, er i øjeblikket i kliniske forsøg, men vi ved stadig meget lidt om det bioaktive potentiale i koralmikrobiomer. Derfor, med støtte fra konsortiet Tara Pacific, analyserede forskerholdet mikrobiomprøver indsamlet mellem 2016 og 2018 fra 99 forskellige koralrev på tværs af 32 øer i Stillehavet, der kortlægger det mikrobielle landskab af revbyggende koraller i en hidtil uset skala i et hav, der er hjemsted for 40% af verdens koralrev.

Forskere har rekonstrueret genomerne af 645 mikrobielle arter, hvoraf over 99% aldrig var blevet karakteriseret på genomisk niveau. Som Dr. Maggie Reddyfra Ryan Instituttet ved University of Galway,

Da vi sammenlignede vores resultater med mikrober fundet på andre koralrevarter, blev det tydeligt, hvor lidt vi stadig ved. Af de mere end 4.000 identificerede mikrobielle arter har kun 10% tilgængelig genetisk information, og mindre end 1% af de arter, der kun findes i Tara-Stillehavsprøverne, er tidligere blevet undersøgt. Dette fremhæver et alvorligt hul i vores forståelse og understreger behovet for langt flere biodiversitetsundersøgelser, især i mindre undersøgte regioner.

Beskyttelse af fremtidens videnskab sideløbende med havenes sundhed

Forskningen fremhæver en kritisk, ofte overset, dimension af bevaring: Når koralrev dør, mister vi ikke bare koraller, svampe, alger og fisk; vi mister et stort antal "Molekylært bibliotek" knyttet til mikrobielt liv. Desuden antyder den biokemiske karakterisering af tidligere ukendte enzymer og forbindelser et enormt uudnyttet potentiale for bioteknologi og medicin.

"Det biosyntetiske potentiale i koralmikrobiomer, der opbygger rev, er lig med eller større end det, der findes i traditionelle kilder til naturprodukter, såsom svampe. Blandt de biosyntetisk rige bakterier, der findes i koralrevets mikrobiom, identificerede vi tidligere ukendte mikroorganismer (f.eks. Acidobacteriota), der sameksisterer med koraller og producerer nye enzymer med spændende potentielle bioteknologiske anvendelser."

professoren forklarede Olivier Thomas.

Bakterier, arkæer, svampe, vira og alger, der lever på overfladen og i koralvæv, er højt specialiserede partnere for deres værter og er produktive producenter af bioaktive forbindelser. Som Thomas påpegede,

"Denne forskning repræsenterer en klar opfordring til handling for at beskytte vores koralrev, ikke kun for deres værdi som et unikt økosystem, men også for at bevare den exceptionelle kemiske diversitet, der kan muliggøre fremtidige videnskabelige opdagelser."

Næste måned deltager Reddy og Thomas i Tara Coral Expeditionen i Papua Ny Guinea for at indsamle og studere flere havdyr.

Her er tre indsigter, som måske interesserer dig:

Tuamotu-koralrev: En model for marin innovation
Den besværlige genfødsel af Puerto Ricos koralrev
Brug og beskyttelse af havets ressourcer: eksemplet fra Ny Kaledonien

Forskere har rekonstrueret genomerne for 645 mikrobielle arter, hvoraf mere end 99% aldrig er blevet karakteriseret på genomisk niveau (Foto: Fernándo Herranz Martín / GNU General Public License)