UC Berkeley-studie finner at alger parasitterer korallceller for å bygge rev

Korallrev skylder kanskje ikke sin eksistens til en samarbeidsvillig fusjon mellom alger og koraller, men til et cellulært kupp. Et forskerteam ved UC Berkeley har publisert funn i tidsskriftet Cell som viser at alger koloniserte koraller ved å parasittere lysosomer – fordøyelsesrommene inne i celler – i stedet for å bli absorbert i spesialiserte strukturer som forskere lenge hadde antatt.

Omvelting av en langvarig antakelse

Studien, ledet av Berkeley-førsteamanuensis i molekylær- og cellebiologi Phillip Cleves, utfordrer det rådende synet om at koraller absorberte alger i rom kalt symbiosomer i en prosess analog med hvordan mitokondrier og kloroplaster ble permanente inventar i dyre- og planteceller. I stedet argumenterer forskerne for at dinoflagellat-alger utviklet seg til å motstå fordøyelsesenzymer inne i lysosomer og gjorde disse fiendtlige rommene om til hjem.news.berkeley+1

"Parasitter lurer i utgangspunktet celler til å gjøre det de vil. Det er det jeg tror skjer her," sa Cleves. "Algene kaprer næringssentrene i cellene og fungerer som mat som aldri blir fordøyd fordi de kan fiksere karbon og lage glukose fra fotosyntese. Jeg tenker på det som en evigvarende tyggegummi."phys

Når de først er etablert inne i lysosomet, absorberer algene karbon fra vertscellen og frigjør glukose produsert gjennom fotosyntese, og gir næring til korallen til gjengjeld. Denne utvekslingen gjorde det mulig for koraller å trives i næringsfattig tropisk vann og bygge revsystemene som støtter omtrent en fjerdedel av alle marine arter.phys

Genetiske eksperimenter avslører mekanismen

Ved å bruke koraller oppdrettet i et tilpasset saltvannsanlegg ved Berkeleys Koshland Hall, isolerte teamet symbiosommembranen i sjøanemoner og identifiserte omtrent 200 proteiner, mange av dem vanligvis funnet i lysosomer. Nedslåingseksperimenter viste at flere lysosomale proteiner er nødvendige for at alger skal overleve inne i disse rommene.phys

Postdoktor Shumpei Maruyama og doktorgradsstudent Catherine Henderson brukte deretter CRISPR for å slå ut en bikarbonat-transportør i den revbyggende korallen Galaxea fascicularis, og demonstrerte at den er essensiell for symbiose. Den transportøren leverer karbondioksid til algene, noe som gjør at fotosyntesen kan fortsette selv dypt inne i en korallcelle.sciencedirect+1

"Vi viser nå at symbiosomet faktisk er en type fagolysosom, noe som er dyptgående," sa Cleves. "Vi tror at denne kapringen av fagolysosomet forteller oss hvordan disse algene er så promiskuøse når det gjelder å utvikle nye symbioser med koraller, sjøanemoner, maneter, muslinger og til og med flatormer."phys

Implikasjoner for korallbleking

Fordi lysosomer er konserverte på tvers av dyr, antyder funnet at alger bare trengte å utvikle motstand mot fordøyelse for å kolonisere et bredt spekter av marine verter – noe som forklarer hvorfor symbiontfamilien Symbiodiniaceae dukker opp i organismer fra koraller til muslinger. Arbeidet åpner også en ny undersøkelseslinje for korallbleking: dysfunksjon av symbiosomale proteiner under varmestress kan drive sammenbruddet av forholdet som holder rev i live.phys