Forskare vid Oregon State University har visat att virusinfektion är involverad i korallblekning - nedbrytningen av det symbiotiska förhållandet mellan koraller och algerna som de är beroende av för energi.

Finansierat av National Science Foundation, forskningen är viktig eftersom förståelse för faktorerna bakom korallhälsa är avgörande för ansträngningarna att rädda jordens omgivna rev – enbart mellan 2014 och 2017, mer än 75 % upplevde värmestress på blekningsnivå, och 30 % drabbades av stress på dödlighetsnivån.

Planetens största och mest betydelsefulla strukturer av biologiskt ursprung, korallrev finns i mindre än 1% av havet men är hem för nästan en fjärdedel av alla kända marina arter. Rev hjälper också till att reglera havets koldioxidnivåer och är en viktig jaktmark som forskarna använder i sökandet efter nya läkemedel.

Sedan deras första framträdande för 425 miljoner år sedan, koraller har förgrenat sig till mer än 1, 500 arter. En komplex sammansättning av dinoflagellater – inklusive algsymbioten – svampar, bakterie, archaea och virus utgör korallmikrobiomet, och förändringar i mikrobiomsammansättning är kopplade till förändringar i korallhälsa.

Algerna som korallerna behöver kan stressas av att haven värms upp till en punkt av dysbios - en kollaps av värd-symbiont-partnerskapet.

För att bättre förstå hur virus bidrar till att göra koraller friska eller ohälsosamma, Oregon State Ph.D. kandidaten Adriana Messyasz och mikrobiologiforskaren Rebecca Vega Thurber från OSU College of Science ledde ett projekt som jämförde de virala metagenomerna av korallkolonipar under en mindre blekningshändelse 2016 i Mo'orea, Franska Polynesien.

Även känd som miljögenomik, metagenomics syftar på att studera genetiskt material som utvinns direkt från miljöprover, i detta fall prover tagna från ett korallrev.

För denna studie, forskare samlade in blekta och icke-blekta korallpar för att avgöra om blandningarna av virus på dem var lika eller olika. De blekta och icke-blekta korallerna delade nästan identiska miljöförhållanden.

"Efter att ha analyserat de virala metagenomerna för varje par, vi fann att blekta koraller hade ett högre överflöd av eukaryota virussekvenser, och icke-blekta koraller hade ett högre överflöd av bakteriofagsekvenser, ", sade Messyasz. "Detta gav oss det första kvantitativa beviset på en förändring i virala sammansättningar mellan korallblekningstillstånd."

Bakteriofagvirus infekterar och replikerar i bakterier. Eukaryota virus infekterar icke-bakteriella organismer som djur.

Förutom att ha en större närvaro av eukaryota virus i allmänhet, blekta koraller visade ett överflöd av vad som kallas jättevirus. Kända vetenskapligt som nukleocytoplasmatiska stora DNA-virus, eller NCLDV, de är komplexa, dubbelsträngade DNA-virus som kan vara parasitära mot organismer allt från encelliga till stora djur, inklusive människor.

"Jättevirus har varit inblandade i korallblekning, " sade Messyasz. "Vi kunde generera det första utkastet till genomet av ett jättevirus som kan vara en faktor i blekning."

Forskarna använde ett elektronmikroskop för att identifiera flera viruspartikeltyper, alla påminner om medelstora till stora NCLDV, Hon sa.

"Baserat på vad vi såg under mikroskopet och våra taxonomiska kommentarer av virala metagenomsekvenser, vi tror att utkastet till genom representerar en roman, fylogenetiskt distinkt medlem av NCLDVs, "Sade Messyasz. "Dess närmaste sekvenserade släkting är ett marin flagellat-associerat virus."

Den nya NCLDV finns också i till synes friska koraller men i mycket mindre mängd, tyder på att det spelar en roll i uppkomsten av blekning och/eller dess svårighetsgrad, tillade hon.