С приближением зимы многие виды животных — от медведей и белок до ос—паразитов и нескольких счастливчиков - присаживаются на корточки, чтобы немного отдохнуть. Коралл северной звезды (Astrangia poculata) также в это время впадает в состояние спячки, или покоя. Но что происходит с его микробиомом, пока он спит?

Исследование, проведенное под руководством доцента Калифорнийского университета в Дэвисе Ани Браун, показало, что микробные сообщества меняются, когда этот коралл переходит в состояние покоя, обеспечивая ему важную сезонную перезагрузку. Эта работа может иметь последствия для кораллов в более теплых водах, борющихся с изменением климата и другими экологическими проблемами.

"Состояние покоя, по сути, является реакцией на экологический стресс — в данном случае на холод", - сказал Браун, сотрудник морской лаборатории Бодега Калифорнийского университета в Дэвисе на факультете эволюции и экологии. "Если мы узнаем больше об этом периоде восстановления, это может помочь нам понять, какие микробы могут быть ответственны за восстановление кораллов в более теплых тропических системах".

Исследование, опубликованное в журнале Applied and Environmental Microbiology совместно с учеными из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) и Университета Роджера Уильямса, является первым, демонстрирующим стойкий сдвиг микробного сообщества в период покоя у морских животных.

"Это исследование показывает, что микробы реагируют на стресс и восстанавливаются предсказуемым образом", - сказала соавтор Эми Апприлл, младший научный сотрудник WHOI. "Это фундаментальные знания, которые могут помочь нам разработать пробиотики или другие микробиологические методы лечения стрессовых тропических кораллов".

С октября 2020 по март 2021 года исследователи погружались на глубину 60 футов в холодную воду, почти 40 градусов по Фаренгейту, чтобы собрать 10 различных колоний коралла A. poculata с причала в Вудс-Хоул, штат Массачусетс. Этот коралл встречается в атлантических водах, простирающихся от Мексиканского залива до Массачусетса. Когда температура воды понижается, коралл втягивает свои щупальца, перестает есть или реагировать на прикосновения и впадает в спячку.

Ученые охарактеризовали микробиомы дикого коралла до, во время и после периода покоя. Они обнаружили, что пока коралл "спит", его микробиом выделяет питательные вещества и связанные с патогенами микробы, одновременно увеличивая количество микробов, которые могут вносить азот, когда коралл больше не ест. Ученые обнаружили, что такая реструктуризация помогает кораллам поддерживать структуру своего микробного сообщества.

"Мы давно выдвигали гипотезу, что сезонный покой астрангии позволяет микробиому кораллов восстанавливаться и реструктурироваться", - сказал соавтор Коти Шарп, адъюнкт-профессор Университета Роджера Уильямса. "Наше исследование выявило доказательства перетасовки во время этого периода покоя, что может помочь нам идентифицировать микробные ассоциации, которые являются ключевыми для здоровья кораллов и восстановления после нарушения".

Благодаря этому исследованию морской вид — коралл A. poculata — теперь присоединяется к медведям, белкам, сверчкам и другим в списке животных, у которых обнаружены микробиомы, которые изменяются во время их покоя. Например, микробиом кишечника суслика играет важную роль в рециркуляции азота, в то время как белка голодает во время зимней спячки.

"Эта работа открывает много вопросов", - сказал Браун. "Главный из них таков: почему коралл "просыпается" ранней весной? Это исследование предполагает, что ключевые группы микроорганизмов могут играть важную роль в инициировании наступления или выхода из состояния покоя этого коралла и регуляции его микробиома".