Korallenbleiche: Verwandter von Chlamydien in Korallen des Great Barrier Reef weckt Hoffnung

Acropora-Korallenpolypen im Norman Reef, am äußeren Rand des Great Barrier Reef. Forscher haben in den Korallen zwei Bakterien gefunden, von denen eines ein überraschender Fund war.


Die reiche Biodiversität von Korallenriffen macht sie zu einem der wichtigsten Ökosysteme der Erde. Das Überleben von Korallen hängt von mehreren Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen und Viren ab. Das Great Barrier Reef an der Nordostküste Australiens ist das größte und bekannteste Korallenriffsystem der Welt. Es besteht aus über 2.900 einzelnen Riffen und 900 Inseln, die eine Fläche von etwa 344.400 Quadratkilometer bedecken.

Bakterien spielen eine entscheidende Rolle beim Schutz von Korallen gegen Pathogene, bei der Umwandlung von Nährstoffen und der Produktion von Vitaminen und essentiellen Aminosäuren. Sie besiedeln häufig den Schleim und das Skelett der Korallen und sind seltener im Gewebe zu finden. Wenn Bakterien im Gewebe zu sehen sind, bilden sie große, dichte Cluster, die als zell-assoziierte mikrobielle Aggregate (CAMAs) bezeichnet werden.

Forscher der University of Melbourne, des Australian Institute of Marine Science, Townsville, und der University of Vienna haben zwei Arten von CAMAs in den Geweben von Pocillopora-Acuta-Korallen im Great Barrier Reef entdeckt.

Der erste, der zur Gattung Endozoicomonas gehört, ist bekannt dafür, in Korallen weit verbreitet zu sein. Es wird allgemein angenommen, dass dieses Bakterium aufgrund seiner Fähigkeit, B-Vitamine und antimikrobielle Verbindungen zu produzieren, für Korallen vorteilhaft ist.

Die zweite Art von Bakterien war unerwartet. Es stellte sich heraus, dass sie zur Gattung Chlamydiales gehört, zu der auch die Bakterien gehören, die bei Menschen eine sexuell übertragbare Infektion verursachen. Es ist das erste Mal, dass Chlamydiales bei Korallen gefunden wurde.

"Wir haben mit den Chlamydiales-Spezialisten Dr. Astrid Collingro und Professor Matthias Horn von der Universität Wien zusammengearbeitet und festgestellt, dass diese Bakterien Nährstoffe und Energie von ihren Wirten stehlen, um zu überleben", sagte Justin Maire, Hauptautor der Studie.

Mithilfe einer Kombination aus Bildgebungsverfahren, Mikrodissektion und Genomsequenzierung fanden die Forscher heraus, dass die CAMAs an den Tentakelspitzen von P. Acuta-Korallen vorhanden waren und Endozoicomonas und Chlamydiales in getrennten, aber benachbarten CAMAs vorkamen.

Die Entdeckung des neuen Chlamydiales und die Tatsache, dass es mit Endozoicomonas koexistiert, verbessern unser Verständnis des komplexen Mikrobioms von Korallen und der Gesundheit von Korallenriffen.

"Es besteht die Möglichkeit, dass dieses Bakterium Nährstoffe und Energie von anderen korallenzugehörigen Bakterien erhält, und für uns, die wir die Biologie von Korallen verstehen möchten, ist die Möglichkeit, dass Bakterien, die in Korallengeweben leben, miteinander interagieren, wirklich aufregend", sagte Maire.

Die globale Erwärmung hat Hitzewellen im Meer ausgelöst, die zu Korallenbleichen im Great Barrier Reef und anderen Korallenriffen weltweit führen. Wenn das Wasser des Riffs zu lange zu heiß bleibt, geraten die Korallen in Stress und stoßen die farbenfrohen marinen Algen (Zooxanthellen), die in ihrem Gewebe leben, aus, was zu einem weißen Skelett führt. Korallenriffe können Jahrzehnte brauchen, um sich von einer Bleiche zu erholen, wenn sie sich überhaupt erholen.

Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen werden, das Problem der Korallenbleiche am Great Barrier Reef mit Hilfe von Probiotika zu bekämpfen.

"Einer der Schwerpunkte in meinem Labor ist die Entwicklung von bakteriellen Probiotika für Korallen, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Stress und Überlebensraten durch die Klimaerwärmung zu verbessern", sagte Madeleine van Oppen, Co-Autorin der Studie. "Wir wissen immer noch sehr wenig über die Funktionen von korallenzugehörigen Bakterien, und diese neue Studie wird uns helfen zu herauszufinden, ob Probiotika eine realistische Lösung sind und ob Bakterien wie Endozoicomonas am besten geeignet sind."

Quelle: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg0773