Skelettet som bildas av en korall spelar en nyckelroll i lagringen av atmosfärisk koldioxid. Tidigare studier har fokuserat på processen genom vilken vuxna koraller producerar mineraler som härdar befintliga vävnader för att bilda skelettet, men det exakta stadiet i vilket koraller initierar hela mineraliseringsprocessen har förblivit ett mysterium – fram till nu.

För första gången har forskare identifierat den biologiska mineraliseringsprocessen som sker i en ung korall som skiftar från planktonstadiet (simningsstadiet) till det "bosatta" stadiet där den bildar skelettet från mineraler som skyddar dess koloni. Upptäckten är viktig för att förstå processen för bildning av korallrev och för att skydda marina varelser från de ekologiska skador som är förknippade med global uppvärmning. Det har också konsekvenser för ny bioteknisk utveckling med hjälp av korallextraktioner för att regenerera och rekonstruera mänskliga ben.

Forskningen utfördes av prof. Gil Goobes, vid Institutionen för kemi vid Bar-Ilan University, Dr Tali-mässa, vid Leon H. Charney School of Marine Sciences vid University of Haifa, och Dr. Anat Akiva och Dr. Iddo Pinkas, från Weizmann Institute of Science i Israel. Deras resultat publicerades nyligen i Naturkommunikation .

Koraller börjar sina liv som planktonpolyp som "simmar" fritt i havet. Vid någon tidpunkt flyttar polypen in i ett "avgjort" stadium där bildningen av skelettet börjar. Detta är en process där polypen utsöndrar kalciumkarbonat mycket snabbt för att bilda och skydda revkolonin. Korrekt utveckling av polyper till det fastställda stadiet är avgörande för korrekt utveckling av korallrev.

I den aktuella studien undersökte forskarna den biologiska processen som sker under dessa två stadier. För det här syftet, de tillämpade ett multidisciplinärt tillvägagångssätt med hjälp av avancerad elektronmikroskopi, mikro-Raman spektroskopi, och kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopitekniker för första gången för att testa de interna processerna som är involverade i skelettproduktion.

Forskarna analyserade genuttryck i både simning och bosättning stadier och såg mognad av mineraler. Genom genanalys kunde de fastställa att olika proteiner hade genererats.

De fann att specifika gener aktiverar glutamatrika proteiner i den första (simnings)fasen, men så snart polypen sätter sig och snabbt börjar utsöndra kalciumkarbonat, olika gener aktiverar aspartatrika proteiner. "Med hjälp av NMR har vi visat närvaron av glutamatrika proteiner i det omogna kalciumkarbonatmineralmaterialet och proteiner rika på aspartat i skelettets kristallina kalciumkarbonat, säger prof. Goobes. "Med andra ord, vi har visat sambandet mellan genetisk information och regleringsaktivitet som utförs av proteiner. Den omedelbara betydelsen av dessa fynd är att förstå processen med att bilda korallrev och att bevara marina varelser från de ekologiska skador som är förknippade med klimatförändringar."

Att veta exakt vilka proteiner som används för att påskynda mineraltillväxt i koraller har viktiga betydelser för att förstå vad som påskyndar bentillväxt hos människor, eftersom många av korallskelettproteinerna har slående likheter med benproteiner hos människor. Att förstå den biologiska processen är också ett viktigt steg för att efterlikna och anpassa den till människor när det gäller att läka frakturer eller till och med behandla djupare skelett- och ryggradsproblem. "I den här studien har vi upptäckt hur skeletttillväxt kan regleras. Detta kommer att främja utvecklingen av nya, bioteknologiska tekniker för bentransplantationer i människokroppen. Även om vi är långt ifrån att förstå mekanismen genom vilken människor bildar ett skelett, den aktuella studien är ett viktigt steg för att identifiera de gener och proteiner som är ansvariga för denna process, " avslutar Dr. Mass och Prof. Goobes.