Bakterier i vissa mikrobiomer verkar hjälpa koraller att anpassa sig till högre vattentemperaturer och skydda mot blekning, som visat av ett KAUST-ledd forskarlag.

Koralldjur är beroende av alg- och bakteriesymbionter, känd som mikrobiomet, att fungera och trivas. Dessa ömsesidigt fördelaktiga relationer kan visa sig vara avgörande om koraller ska överleva den snabba uppvärmningen av haven eftersom kortlivade bakterier kan anpassa sig snabbare än långlivade koraller och därmed kan erbjuda koraller ett visst skydd.

"Vår utmaning är att reda ut och förstå de symbiotiska interaktionerna mellan koraller och andra organismer, " sa docent i marin vetenskap Christian Voolstra vid Röda havets forskningscenter i KAUST, som ledde projektet i samarbete med forskare vid Stanford University. "Vi designade ett experiment som gjorde det möjligt för oss att övervaka korall-bakterieinteraktioner över tid och bedöma deras svar på förändringar i vattentemperaturen."

Teamet genomförde sin forskning i södra Stillahavsrevpooler nära Ofu Island i American Samoa National Park. De valde två pooler i omedelbar närhet som var värd för korallarten Acroporahyacinthus, men som hade olika naturligt förekommande vattentemperaturer - en pool hade ett lägre temperaturintervall, sällan överstiger 32 grader Celsius, medan den andra fluktuerade mellan 25 och 35 grader Celsius.

Det internationella teamet transplanterade några korallfragment från den ena poolen till den andra och övervakade noga dem och deras associerade bakterier i både deras inhemska och nya miljöer.

"Sjutton månader efter transplantationen, vi genomförde ett kortvarigt värmestressexperiment och fann att de koraller som transplanterats från den kallare till den varmare miljön hade förändrat sina associerade bakterier och var mer värmebeständiga, " förklarade Voolstra. "Deras mikrobiom liknade korallerna som är infödda i den varmare poolen. Detta tyder på att bakterieföreningar är flexibla och potentiellt kan hjälpa koraller att anpassa sig till föränderliga miljöer – ett spännande resultat!"

I stressexperimentet, koraller från den kallare poolen blektes avsevärt, medan koraller flyttade till den varmare poolen 17 månader tidigare blektes mindre, i linje med deras nyförvärvade mikrobiom. Ytterligare analys av de distinkta mikrobiella samhällena i poolerna visade att mikrobiomer med högre temperatur hade en högre kolhydratmetabolism och ett mer funktionellt sockertransportsystem.

"Vårt nästa steg är att bevisa att specifika bakterier direkt bidrar till värdens termiska tolerans, " sa Voolstra. "Vi kan göra detta genom att visa att frånvaron av en bakterie gör korallvärden värmekänslig, medan en association med samma bakterie gör korallen mer värmetolerant."

"Det här är utmanande, för att hitta rätt bakterier är som att hitta en nål i en höstack, men vi tar det, sa Voolstra.