Thraustochytrids: najważniejszy koralowy symbiont, o którym nikt nie wie?

[Gość]

Justin Credabel, współwłaściciel ReefGen

W naszych akwariach rafowych żył przeoczony, ale niezwykle ważny organizm. Chciałbym wprowadzić do hobby grupę bardzo ważnych stworzeń, które nieświadomie rosną od lat.

W tym artykule zajmiemy się prawdopodobnie najmniej znanym, ale niezwykle ważnym symbiontem koralowym. Zooxanthellae od dawna są pierwszym organizmem, który przychodzi na myśl, gdy ktoś odwołuje się do koralowców symbiontów. Chociaż są one rzeczywiście bardzo krytyczne dla przetrwania koralowców fotosyntetycznych, istnieją inne organizmy, które w niektórych przypadkach są równie krytyczne dla przetrwania koralowców.

Wszyscy wiemy, że koralowce mają w sobie organizmy symbiotyczne. Zbiór organizmów, w tym koralowców, jest znany jako holobiont, dynamiczna społeczność bakterii, alg, grzybów i innych mikroorganizmów. Jesteśmy bardzo dobrze zaznajomieni z zooxanthellae, glonami bruzdnicowatymi, które pomagają dostarczać koralowcom wiele składników odżywczych w przypadku koralowców fotosyntetycznych. Jednak zaniedbaliśmy inny ważny symbiont - grzybopodobną grupę protistów zwaną Thraustochytrids z rodziny Thraustochytriidae. Istnieją gatunki symbiotyczne, komensalne i pasożytnicze, ale na potrzeby tego artykułu będę mówić tylko o gatunkach komensalnych i symbiotycznych

 

Przykład grzyba Projektu X. Grzyby są związane z dużymi populacjami Thraustochytrids. Korzystam z tego partnerstwa, aby stworzyć unikalne odmiany wzrostu.

Thraustochytrids występują w wielu środowiskach na całym świecie, w tym w oceanach i ujściach rzek. Pełnią one istotne funkcje obiegu składników odżywczych w osadach, a także w organizmach takich jak koralowce, na ich powierzchni i wokół nich. Od dawna uważano, że te protisty były pewnego rodzaju grzybami, jednak nowsze badania wykazały, że różnią się one genetycznie od grzybów i są teraz zgrupowane z chromistami, do których należą wodorosty, pleśń i okrzemki. Thraustochytrids ma tendencję do lubienia w kulturze bardziej ubogiego w składniki odżywcze środowiska w porównaniu z niektórymi innymi mikroorganizmami, co może wskazywać na ich potrzeby w środowisku naturalnym i naszych domowych akwariach. Może to być jeden z powodów, dla których większość koralowców jest dość słaba w akwariach o wysokiej zawartości składników odżywczych i dlaczego niektóre koralowce tracą swoją żywą fluorescencję (więcej na ten temat poniżej.

Stwierdzono, że Thraustochytrids są organizmami wcześnie osiadającymi (w ciągu kilku dni). Badania wykazały również, że powierzchnie, na których był obecny Thraustos, były łatwiej kolonizowane przez wąsonogi. Czy może to wskazywać, że wraz z niektórymi biofilmami bakteryjnymi i glonami koralowymi larwy koralowców mogą łatwiej osadzać się na powierzchniach, na których występują pewne gatunki Thraustos? Jeśli tak, może to mieć potencjalne zastosowania w działaniach na rzecz odbudowy raf.

Wiadomo, że Thraustos są również bardziej obfite na koralowcach w niższych temperaturach, a także na masywnych i inkrustujących koralach w porównaniu z gatunkami rozgałęziającymi się. Biorąc pod uwagę znaczenie Thraustochytrids w dostarczaniu koralowcom składników odżywczych, być może ogólna niższa średnia liczba Thraustos i poważny ich brak w wyższych temperaturach przyczyniają się do blaknięcia. Może to częściowo wyjaśniać wyższy stopień blaknięcia obserwowany w rozgałęziających się koralowcach.

Na tym zdjęciu widać dwie odmiany Favii, które po zaszczepieniu wpłynęły na swój kolor. Favia została znaleziona z dużą ilością symbiotycznych Thraustochytrids.

Thraustochytrids to organizmy bardzo interesujące dla nauki i przemysłu. Thraustos produkuje duże ilości kwasów tłuszczowych, w tym HUFA, PUFA, MUFA i DHA. Są one poszukiwane komercyjnie między innymi pod kątem dodatków do żywności i paliwa do silników odrzutowych. Więc w pewnym sensie korale wytwarzają paliwo do silników odrzutowych w swoich śluzach!

Nic dziwnego, że wraz ze wszystkimi niezbędnymi składnikami odżywczymi, które wytwarzają, organizmy te są również bardzo, bardzo ważne dla zdrowia, przetrwania i wartości koralowca, który trzymamy. W kilku badaniach stwierdzono, że ponad 90% organizmów żyjących w śluzie pobranego koralowca pochodzi z Thraustochytrids. To bardzo znacząca liczba, która podkreśla znaczenie sierści śluzowej i równowagi mikroorganizmów dla zdrowia koralowca. Koral produkuje śluz, który zawiera trochę cukrów, które karmią Thraustos, które następnie wytwarzają obfite kwasy tłuszczowe, które następnie zjadają. Również błona śluzowa jest często pierwszą linią obrony koralowca, szczególnie przed infekcją bakteryjną lub galaretką brunatną.

Thraustos można znaleźć albo w komórkach koralowców, z wypukłościami przypominającymi grzyby emanujące z koralowca, jak miniaturowe jeżozwierze, lub żyjących wśród śluzowej powłoki koralowca. W śluzie Thraustos dostarczają koralowcom składników odżywczych i chronią przed szkodliwymi bakteriami i mikroorganizmami. Wewnątrzkomórkowe Thraustos wytwarzają przedłużenia z wyspecjalizowanych organelli zwanych Bothrosomami, które wychodzą z komórek koralowca, podobnie jak grzyb mikoryzowy w korzeniach roślin. W roślinach mikoryza żyje w korzeniach roślin i pobiera składniki odżywcze z otaczającej gleby, zwłaszcza te, których roślina nie może samodzielnie wchłonąć. Uważa się, że Thraustos pełnią tę samą funkcję w tym przypadku, zapewniając większą powierzchnię do pobierania składników odżywczych i absorbując składniki odżywcze, których same komórki koralowca nie są w stanie wchłonąć bezpośrednio.

Jednym z pierwiastków wykorzystywanych przez Thraustos w pewnych ilościach jest siarka. Siarka, obok azotu, fosforu i potasu, jest jednym z najważniejszych pierwiastków do życia. Siarka jest obecna w składzie wszystkich białek i roślin, a zwierzęta nie mogą rosnąć bez siarki.

W naszych akwariach siarkę dostarcza podmiana wody, karmienie i niektóre dodatki, jednak istnieją przykłady celowego dawkowania siarki prowadzącego do lepszych wyników dla zdrowia koralowców.

W latach 50. i 60. dostawcy wysyłali różany koral Manicina z Karaibów wraz ze sprzedawanymi przez siebie rybami motylkowymi, aby ryby były karmione. Kluczem do utrzymania przy życiu korala różanego było wprowadzenie siarki kamiennej do akwarium lub systemu morskiego. Jest to zgodne z ustaleniami kilku prac, że korale ściśle związane z dnem oceanu w piasku lub gruzach często miały wysoki odsetek Thraustochytrids.

Różany koral często rośnie w piasku związanym z trawą morską. Jak wiedzą ci, którzy mają głębokie pokłady piasku, jeśli poruszysz piasek w głębszych warstwach, możesz poczuć zapach zgniłego jajka pachnącego dwutlenkiem siarki. Siarka jest zawarta w każdym białku, a białka stanowią podstawę życia. Żywe złoże piasku jest pełne życia, a więc między innymi siarki. Dzięki ścisłemu powiązaniu koralowca z bogatym w składniki odżywcze podłożem, Thraustochytrids ma idealne miejsce na założenie sklepu. Koral jest głównym ograniczającym składnikiem pokarmowym, węglem, w postaci glukozy i innych cukrów (pierwotnie wytwarzanych przez korale inne symbionty, zooksantelle), Thraustochytridom, które następnie wykorzystują siarkę i inne pierwiastki z ich otoczenia do wzrostu i produkcji kwasów tłuszczowych i witaminy, które koralowce zjadają nieustannie przez cały dzień.

Być może w przyszłości będziemy mieć gotową dostawę komercyjnych produktów zaprojektowanych do dostarczania siarki i innych krytycznych składników odżywczych do Thraustochytrids i być może nagradzając nas większym sukcesem większą liczbą gatunków koralowców.

Przykład Psammacory z zielonym „tęczowym” pierścieniem. Niektóre z odmian koralowca „Sunset” lub „Rainbow” wykazują przejściowy kolor wzdłuż krawędzi kolonii. Te kolory są przeważnie zielone, co może oznaczać większe populacje Thrasuatochytrids rosnących bliżej podłoża.

Jedną z najbardziej ekscytujących możliwości Thraustochytrids jest ich wpływ na kolor koralowców. Kolor jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na wartość korala na rynku. Koralowce brunatne nie są bardzo poszukiwane, dodają trochę koloru do mieszanki, a koralowiec jest bardziej pożądany, a określone kolory niektórych koralowców mogą zwiększyć wartość nawet dziesięciokrotnie.

W hobby znamy różne czynniki, które mogą wpływać na kolor koralowców. Wymagane jest odpowiednie natężenie światła o odpowiednim widmie, a także niski poziom azotanów i fosforanów oraz wystarczająco wysoki poziom innych pierwiastków, takich jak wapń, potas, żelazo oraz odpowiednia zasadowość. Wszyscy wiemy, że zooxanthellae wpływają na kolor, mają one barwę brązową, a ich brak prowadzi do blaknięcia koralowców. Same koralowce również wytwarzają białka fluorescencyjne, które dodają się do brązowej palety kolorów zapewnianej przez zooksantelle. Białka te zapewniają wiele z tęczy odcieni, które znamy w koralowcach.

Prowadzono obecnie pewne prace nad Thraustochytrids, w ramach dotychczas niepublikowanych eksperymentów, w których stwierdzono naturalną fluorescencję niektórych Thraustochytrids związanych z koralowcami. Znaleźli zielone i srebrne białka w Thraustos i jest możliwe, że w przyszłości naukowcy odkryją, że Thraustos produkuje inne kolory. Podejrzewam, że istnieje również szczep produkujący pomarańczowe białko fluorescencyjne.

Jeśli rzeczywiście jest prawdą, że Thraustos produkują własne białka fluorescencyjne, może to być znaczący czynnik w rozwoju koloru koralowców akwariowych. Wielu akwarystów rafowych było świadkami „przeskakiwania kolorów” w naszych akwariach rafowych. Wiadomo, że zamiana Zooxanthellae ma miejsce w przyrodzie i w akwariach. Jednak wszystkie zooksantelle są brązowe, więc sam klad lub szczep zooksantelli nie powinien zmieniać koloru, chyba że istnieje sprzężenie zwrotne między koralowcem a zooksantellą dotyczące tego, jakie białka fluorescencyjne wytwarza koral. Jest to rzeczywiście możliwość i nie należy jej lekceważyć. Thraustochytrids wytwarzające własną fluorescencję i kolonizujące pobliskie koralowce w naszych akwariach są również wysoce prawdopodobnym i prostszym wyjaśnieniem tej zmiany koloru.

Te trzy fragi pochodzą z tej samej kolonii. Niektóre obszary kolonii miały wyższy procent koloru pomarańczowego i jasnozielonego. Natomiast fragi pozbawione jaskrawych kolorów były w stanie podnieść je z innych trzymanych w pobliżu fragów. Wykazano, że Acanasthrea ma duże populacje Thraustochytrid. Jest możliwe, że jasnozielone i pomarańczowe fluorescencyjne białka są wytwarzane przez symbiotyczne Thraustochytrids, co wyjaśnia przenoszalną naturę koloru.

W naszych systemach akwakultury w ReefGen uprawiałem kilka odmian koralowców z myślą o tym potencjale i widziałem bardzo interesujące wyniki. Zauważyłem kilka odcieni zieleni i pomarańczy uprawianych pomiędzy i pomiędzy poszczególnymi Acanthastrea echinata i nie jest zaskakujące, że było to szczególnie powszechne na krawędzi kolonii wystawionej na mniej światła i w bliskim kontakcie z otaczającym podłożem. Udało mi się wyhodować większy procent pożądanego koloru w tych koralowcach i nadal będę wykorzystywać swoją wiedzę na temat Thraustochytrids, aby dalej odnieść sukces.

Planuję dalej badać te fascynujące protisty i mam nadzieję, że w przyszłości każdy hobbysta, który potrafi powiedzieć Zooxanthellae, będzie również potrafił wymówić Thraustochytrid.

Bibliografia

Siboni N, Rasoulouniriana D, Ben-Dov E, Kramarsky-Winter E, Sivan A, Loya Y, Hoegh-Guldberg i Kushmaro A (2010) Stramenopile Microorganisms Associated With Massive Coral Favia sp J. Eukaryot Microbiol.

Kushmaro A, Ben-Dov E, Rasoulouniriana D, Siboni N, Kramarsky-Winter E, Barak Z (2008) A new Thraustochytrid, szczep Fng1, wyizolowany z powierzchniowego śluzu hermatypicznego koralowca Fungia granulosa FEMS Microbiology Ecology.
 

Kramarsky-Winter E, Harel M, Siboni N, Ben Dov E, Brickner I, Loya Y & Kushmaro A (2006) Identyfikacja stowarzyszenia protist-koralowiec i ich możliwych ekologicznych ról. Mar Ecol Prog Ser

Kushmaro A & Kramarsky-Winter E (2004) Bakterie jako źródło odżywiania koralowców. Coral Health and Disease (RosenbergE & LoyaY, red.), S. 231–241. Springer-Verlag, Nowy Jork.

Kushmaro A & Kramarsky-Winter E (2004) Bakterie jako źródło odżywiania koralowców. Coral Health and Disease (RosenbergE & LoyaY, red.), S. 231–241. Springer-Verlag, Nowy Jork.

Perkins FO (1973) Observation of thraustochytriaceous (Phycomycetes) and labyrinthulid (Rhizopodea) ectoplasmic nets on natural and artificial substrates - an electron microscopy study. Czy J Bot

Edytowane 24 Marzec 2021 przez Gość

[Noform 1]

już są specjalne preparaty do suplementacji siarki np Triton Reagents S