Унікальна дієтична стратегія тропічної морської губки

Дослідження, проведене в Гавайському університеті (UH) в школі наук і технологій океану та Землі Маноа (SOEST) на морській губці в бухті Канеое, штат Оаху, показали унікальну стратегію годівлі, при якій тварина-губка набуває важливих компонентів раціону від симбіотичних бактерій, що мешкають у губці.

Коралові рифи є одним з найважливіших природних ресурсів Гаваї та підтримують рибальство та економіку держави. Морські губки є важливими компонентами екосистем коралових рифів, але на Гаваях індоавстралійська губка Mycale grandis - це інвазивний чужорідний вид, який вперше був зафіксований на островах наприкінці 1990-х років. Зараз М. grandis зустрічається у великих гавані головних Гавайських островів та поблизу них, а також у затоці Канеоехе.

Чужорідні та інвазійні види - одна із загроз ендемічним та місцевим видам, які є вразливими внаслідок їх еволюції у віддаленому архіпелазі. M. grandis конкурує з коралами за простір на рифі, але на відміну від коралів, які будують твердий скелястий субстрат своїми скелетами, M. grandis є м'якою нерефівною твариною і не забезпечує однакового середовища існування для інших рифових організмів.

У дослідженні, проведеному доктором Джоєм Лейлей Ши для її докторського дослідження в UH Manoa, дієта губок M. grandis, зібраних із затоки Канеое, була висвітлена шляхом використання нового застосування техніки, яка покладається на природні стабільні ізотопи для розуміння походження специфічних сполук у тканинах рослин і тварин. У цьому випадку команда випробувала, звідки беруться амінокислоти, будівельні блоки білків у тканинах, в губці. Чи вони походили з їжі, виловленої та відфільтрованої з морської води, або надходили до губки від мікробів, що живуть у самій губці?

Коли один організм споживає інший, стихійні властивості здобичі зберігаються і залишають за хижаком унікальну хімічну структуру. Оцінюючи хімічну різницю між тканинами хижака та здобичі, Ши та його колеги виявили, що раціон губок не походить від фотосинтезуючих мікробів (таких, як у коралів), а годування M. grandis не дотримується загальних закономірностей інших багатоклітинних тварин. Натомість ізотопні структури губки та її симбіотичних мікробів не відрізнялися один від одного, що вказує на те, що губка отримує живлення шляхом поглинання амінокислот, що походять від їх симбіотичних мікробів.

"Хоча ми знали, що симбіонти губок відіграють важливу роль у їх раціоні, механізм, за допомогою якого це сталося, був невідомий", - сказав Ши. "Єдиний спосіб отримати спостережувану амінокислотну ізотопну картину або відбитки пальців, якщо хочете, - це прямий перенос амінокислот від їх симбіотичних бактерій".

"Структури, які ми виявили у М. grandis та його симбіонтів, дуже цікаві, оскільки вони припускають, що губки можуть активно захоплювати матеріали в морській воді, щоб забезпечити потреби їх мікробної спільноти, яка, в свою чергу, постачає губці основні тканинні будівельні блоки", Доктор Кріс Уолл, докторський дослідник в університеті Університету Маноа та співавтор дослідження.

"Симбіоз, який ми спостерігаємо між губкою та її мікробною спільнотою, є надзвичайним", - сказав Ши. "Ми знаємо, що губки покладаються на свої симбіонти в різних цілях, включаючи хімічний захист, видалення метаболітів, і тепер ми маємо уявлення про цю налагоджену та ефективну стратегію годування та про головну роль цих мікробних симбіонтів у харчуванні губками. Інтимні стосунки між губками та їх симбіонами, що склалися за їх довгу еволюційну історію. Губки - це найстаріша багатоклітинна тварина на землі. Ось чому вони настільки пристосовані та стійкі ".

Морські губки на Гаваях недостатньо вивчені. Дослідження організованої Смітсонівським інститутом програми MarineGEO Hawaiʻi у 2017 році виявило 150 невидимих раніше видів губок на Гаваях, приблизно третина з яких - нові види. Раніше було відомо лише про 10 видів губок у затоці Канеоехе. Новий підхід дослідників до вивчення стратегій годування губками може бути застосований до майбутніх досліджень інших морських губок на Гаваях та в інших місцях. Губки відіграють важливу роль у динаміці поживних речовин коралових рифів, і в майбутньому губки можуть підніматися, щоб домінувати над кораловими рифами, оскільки корали падають під прямим тиском людської діяльності та зміни клімату. Ця робота дає нове уявлення про біологію губок і показує важливість морських мікробів для харчування інвазивної губки.