UC Berkeley-studie finner att alger parasiterar korallceller för att bygga rev

Korallrev kanske inte har sin existens att tacka ett samarbetsinriktat samgående mellan alger och koraller, utan en cellulär stöld. Ett forskarteam vid UC Berkeley har publicerat resultat i tidskriften Cell som visar att alger koloniserade koraller genom att parasitera lysosomer – matsmältningsfacken inuti celler – istället för att absorberas i specialiserade strukturer som forskare länge antagit.

Omkullkastande av ett långvarigt antagande

Studien, ledd av Berkeley-biträdande professor i molekylär- och cellbiologi Phillip Cleves, utmanar den rådande uppfattningen att koraller absorberade alger i fack som kallas symbiosomer i en process analog med hur mitokondrier och kloroplaster blev permanenta inventarier i djur- och växtceller. Istället argumenterar forskarna för att dinoflagellat-alger utvecklades för att motstå matsmältningsenzymer inuti lysosomer och förvandlade dessa fientliga fack till hem.news.berkeley+1

"Parasiter lurar i princip celler att göra vad de vill. Det är vad jag tror händer här," sa Cleves. "Algerna kapar näringscentrumen i cellerna och fungerar som mat som aldrig blir smält eftersom de kan fixera kol och skapa glukos från fotosyntes. Jag tänker på det som en evighetsmaskin."phys

När de väl etablerats inuti lysosomen absorberar algerna kol från värdcellen och frigör glukos som producerats genom fotosyntes, vilket ger näring till korallen i utbyte. Detta utbyte gjorde det möjligt för koraller att frodas i näringsfattiga tropiska vatten och bygga revsystemen som stöder ungefär en fjärdedel av alla marina arter.phys

Genetiska experiment avslöjar mekanismen

Genom att använda koraller som odlats i en anpassad saltvattensanläggning vid Berkeleys Koshland Hall, isolerade teamet symbiosommembranet i havsanemoner och identifierade ungefär 200 proteiner, många av dem vanligtvis funna i lysosomer. Nedslående experiment visade att flera lysosomala proteiner krävs för att alger ska överleva inuti dessa fack.phys

Postdoktor Shumpei Maruyama och doktorand Catherine Henderson använde sedan CRISPR för att slå ut en bikarbonattransportör i den revbyggande korallen Galaxea fascicularis, vilket demonstrerade att den är väsentlig för symbios. Den transportören levererar koldioxid till algerna, vilket gör att fotosyntesen kan fortsätta även djupt inuti en korallcell.sciencedirect+1

"Vi visar nu att symbiosomen faktiskt är en typ av fagolysosom, vilket är djuptgående," sa Cleves. "Vi tror att denna kapning av fagolysosomen berättar för oss hur dessa alger är så promiskuösa när det gäller att utveckla nya symbioser med koraller, anemoner, maneter, musslor och till och med plattmaskar."phys

Implikationer för korallblekning

Eftersom lysosomer är konserverade över djurarter, antyder fyndet att alger bara behövde utveckla motståndskraft mot matsmältning för att kolonisera ett brett spektrum av marina värdar – vilket förklarar varför symbiontfamiljen Symbiodiniaceae dyker upp i organismer från koraller till musslor. Arbetet öppnar också en ny undersökningslinje för korallblekning: dysfunktion av symbiosomala proteiner under värmestress kan driva sammanbrottet av förhållandet som håller rev vid liv.phys