Forskare har upptäckt de första molekylära bevisen för att koraller och anemoner kan optimera sitt genuttryck när de utsätts för miljöstress, gör det möjligt för dem att vänja sig vid extrema förhållanden som de som upplevdes under klimatförändringarna.

"I ett nötskal, vi skulle kunna träna härdade koraller i plantskolor för att förbättra deras termiska motståndskraft, hjälpa dem att bättre klara av stigande havstemperaturer innan de planterar dem i reven, " Säger doktor Manuel Aranda, huvudförfattare och biträdande professor i marin vetenskap vid Röda havets forskningscenter vid King Abdullahs universitet för vetenskap och teknik (KAUST).

"Genetisk anpassning är en långsam process, eftersom det kräver fördelaktiga mutationer för att spridas genom befolkningen, vilket tar ganska lång tid i organismer som koraller med lång generationstid. Våra fynd är viktiga eftersom epigenetiska mekanismer presenterar ett potentiellt snabbt sätt att öka korallernas överlevnad mot bakgrund av den nuvarande hastighet med vilken klimatförändringarna fortskrider, " säger doktor Aranda.

Denna forskning kan ha en enorm inverkan på bevarandet av ekonomiskt värdefulla revformationer som otaliga marina organismer är beroende av för livsmiljöer. Genom att studera hur små havsanemoner använder epigenetiska mekanismer för att reglera uttrycket av gener som är involverade i deras symbios med fotosyntetiska alger, forskarna har funnit att dessa mekanismer kan hjälpa koraller och anemoner att acklimatisera sig till miljöstress, och tror att detta skulle kunna utnyttjas för att förbättra deras motståndskraft mot de utmaningar som klimatförändringarna innebär.

Teamet baserat på KAUST:s avdelning för biologiska och miljövetenskapliga vetenskaper och teknik sekvenserade anemongenom med hjälp av en teknik som detekterar DNA-metylering - en kemisk etikett fäst till DNA som påverkar genuttrycket utan att ändra den genetiska sekvensen. De fann att nästan 40 procent av anemongener var metylerade, och att metyleringsnivån för en gen korrelerade med dess expressionsnivå. Deras resultat publiceras i tidskriften Vetenskapens framsteg .

Genom att jämföra sekvenser från anemoner med och utan symbiotiska alger, teamet identifierade ungefär 2, 000 gener som hade olika metyleringsmönster som svar på symbios, många av dem var involverade i etableringen, underhåll, och nedbrytning av symbios, inklusive gener involverade i igenkänning, uppslukning av symbionter, och näringsutbyte.

"Nästa steg är att titta på DNA-metyleringsförändringar som är involverade i acklimatisering till temperaturstress och att kontrollera om dessa förändringar överförs till avkomman. Om så är fallet, vi skulle kunna använda processen med miljöhärdning för att "träna" föräldrarna och producera pre-acklimatiserade larver som kan användas för att utså rev, " säger doktor Aranda.

Teamet planerar att undersöka hur DNA-metylering förändras som svar på temperaturstress och om dessa epigenetiska förändringar är ärvda. De planerar också att utforma långsiktiga experiment för att avgöra hur länge acklimatiseringen varar.