Новое исследование было основано на популяциях кораллов горчичного холма Porites astreoides, обитающих в районе островов Нижняя Флорида. Кораллы, расположенные близко к берегу, приспособлены к более изменчивой окружающей среде, потому что здесь более сильные колебания температуры и качества воды: представьте их как более космополитичный коралл, приспособленный к случайным стрессовым событиям, которые бережно относятся к прибрежным кораллам. Когда исследователи поменяли местами кораллы из прибрежной зоны с популяцией того же вида из прибрежных вод, они обнаружили, что прибрежные рифовые кораллы вносят большие изменения в свою активность генов, чем кораллы, собранные с прибрежных рифов.
Это позволило прибрежным кораллам лучше адаптироваться к новой среде обитания.«Удивительно, что популяции, расположенные так близко друг к другу — эти рифы находятся на расстоянии менее 5 миль друг от друга — могут быть такими разными», — говорит автор-корреспондент Карли Кенкель, которая в настоящее время работает в Австралийском институте морских наук. «Мы открыли еще один способ, которым кораллы могут повысить свою устойчивость к температуре, что может иметь важное значение при определении их реакции на изменение климата».Различия в регуляции генов — способности организма делать определенные гены более или менее активными — могут передаваться по наследству и имеют решающее значение для адаптации к изменениям окружающей среды. Уже было известно, что у разных популяций часто возникают различия в средних уровнях активности генов, но теперь ученые обнаружили, что популяции также могут различаться по своей способности включать и выключать гены.
«Мы показываем, что одна популяция адаптировалась к более изменчивой среде, развивая повышенную способность регулировать активность генов», — говорит Михаил Мац, соавтор исследования и доцент кафедры интегративной биологии.Исследователи поменяли местами 15 генетически отличных колоний кораллов с берега на 15 колоний, обнаруженных на море, чтобы увидеть, будут ли кораллы регулировать свои гены в соответствии с закономерностью, наблюдаемой в местной популяции. Спустя год пересаженные популяции действительно показали различия: ранее прибрежные кораллы, пересаженные в море, резко изменили свою активность генов и стали очень похожи на местных жителей, тогда как морские кораллы, пересаженные на берег, смогли пройти лишь половину пути к уровню активности местных генов. Короче говоря, кораллы, происходящие из более изменчивой, близкой к берегу окружающей среды, были более гибкими в своей генной регуляции.
Отсутствие гибкости сказалось на прибрежных кораллах, которые плохо себя чувствовали на прибрежных рифах и испытали обесцвечивание, вызванное стрессом. Их более высокий уровень обесцвечивания был связан с уменьшенной способностью динамически регулировать активность генов, связанных со стрессом, подтверждая, что гибкость регуляции генов была важным компонентом адаптации к прибрежной среде.
«Мы увидели различную способность к пластичности экспрессии генов между популяциями кораллов, потому что мы смотрели на поведение всех генов вместе взятых, вместо того, чтобы сосредотачиваться на отдельных генах», — говорит Кенкель. «Если бы мы этого не сделали, мы бы пропустили риф из-за кораллов, так сказать».