Nowe prace prowadzone przez Phillipa Clevesa z Carnegie wykorzystują najnowocześniejsze narzędzia do edycji genomu CRISPR/Cas9, aby ujawnić gen, który ma kluczowe znaczenie dla zdolności kamienistych koralowców do budowania architektury raf. Jest publikowany w Obrady Narodowej Akademii Nauk.

Korale kamienne to bezkręgowce morskie, które budują duże szkielety, które stanowią podstawę ekosystemów rafowych. Te gorące punkty różnorodności biologicznej są domem dla około jednej czwartej znanych gatunków morskich.

„Rafy koralowe mają ogromną wartość ekologiczną” – powiedział Cleves. „Jednak ich liczba maleje z powodu działalności człowieka. Zanieczyszczenie węglem, które wyrzucamy do powietrza, to zarówno ocieplenie oceanów – powodujące śmiertelne przypadki blaknięcia – jak i zmiana chemii wody morskiej – powodująca zakwaszenie oceanów, które hamuje wzrost raf”.

Z biegiem czasu nadmiar dwutlenku węgla uwalniany do naszej atmosfery w wyniku spalania paliw kopalnych trafia do oceanu, gdzie reaguje z wodą, tworząc kwas, który powoduje korozję koralowców, skorupiaków i innych organizmów morskich.

Kamienne koralowce są podatne na zakwaszenie oceanów, ponieważ budują swoje szkielety poprzez akrecję węglanu wapnia, proces zwany wapnieniem, który staje się coraz trudniejszy, gdy pH otaczającej wody spada. Ze względu na znaczenie tworzenia szkieletu koralowców w budowaniu raf, głównym celem badań było zrozumienie genów kontrolujących ten proces i jego ewolucji w koralowcach.

Od kilku lat laboratorium Cleves korzysta z nagrodzonej Nagrodą Nobla technologii CRISPR/Cas9 do identyfikacji procesów komórkowych i molekularnych, które mogą pomóc w kierowaniu działaniami na rzecz ochrony i rehabilitacji koralowców. Na przykład wcześniej ujawnili gen, który ma kluczowe znaczenie dla reakcji koralowców na stres cieplny – informacje, które mogą pomóc przewidzieć, w jaki sposób koralowce poradzą sobie z przyszłymi zjawiskami bielenia.

Teraz jego zespół – w tym Amanda Tinoco z Carnegie – użył narzędzi do edycji genomu, aby ustalić, że określony gen, zwany SLC4γ, jest wymagany, aby młode kolonie koralowców zaczęły budować swoje szkielety. Białko, które koduje, jest odpowiedzialne za transport wodorowęglanów przez błony komórkowe. Co ciekawe, SLC4γ występuje tylko w kamienistych koralowcach, ale nie u ich krewnych nietworzących szkieletów. Łącznie wyniki te sugerują, że kamieniste koralowce wykorzystywały nowy gen, SLC4γ, do ewolucji tworzenia szkieletu.

„Stosując najnowocześniejsze techniki biologii molekularnej do palących problemów środowiskowych, możemy odkryć geny, które determinują cechy ważne z ekologicznego punktu widzenia”. Cleves zakończył. „Opracowując te narzędzia genetyczne do badania biologii koralowców, możemy znacznie poprawić nasze zrozumienie ich biologii i dowiedzieć się, jak podjąć skuteczne działania na rzecz ochrony tych wrażliwych społeczności”.

Inni współautorzy badania to Lorna Mitchison-Field z Carnegie, Jacob Bradford i Dimitri Perrin z Queensland University of Technology, Christian Renicke i John Pringle z Uniwersytetu Stanforda oraz Line Bay z Australian Institute of Marine Science.