Благодаря биологическому волшебству некоторые крошечные, похожие на медуз существа тысячелетия назад научились превращать морскую воду в прочные, поддерживающие жизнь скалистые коралловые рифы, которые приносят миллиарды экономических выгод.

Но волшебство угасает. В условиях потепления и закисления океанов скелеты кораллов рискуют раствориться. Ученые спешат разработать способы, которые помогут предотвратить коллапс. Но их усилиям мешает сложность изучения деликатных коралловых полипов в лаборатории.

Впервые помогая коралловым полипам реагировать на эти угрозы, ученые из Университета Флориды воссоздали первую стадию процесса создания кораллового скелета у обычного мягкого морского анемона. Эта технология превращает это мягкотелое существо в идеальную лабораторную модель для исследования коралловых скелетов и разработки способов поддержки коралловых полипов в условиях меняющегося климата.

Исследователи опубликовали свои выводы в журнале iScience.

«Вся экосистема умирает. Вы можете сколько угодно слушать смерть, но что вы собираетесь делать, чтобы это исправить?» сказал Марк Мартиндейл, доктор философии, директор Лаборатории морской биологии Уитни Университета Флориды и научный руководитель исследования. «Чтобы сделать это, вам нужно понять, в чем заключаются проблемы. И для этого вам нужна экспериментальная система. Теперь у нас есть такая система».

Хотя коралловые полипы неохотно растут в лаборатории, с анемоном Nematostella vectensis работать очень легко. Это был первый представитель семейства медуз и кораллов, геном которого секвенировали. Удалить или отредактировать его гены или добавить в его геном несложно. Она обладает всеми признаками великолепной системы изучения скелетов кораллов, за исключением того факта, что она не создает никаких скелетов.

Итак, лаборатория Мартиндейла задала очевидный вопрос: можем ли мы заставить Nematostella действовать как коралловый полип и превращать морскую воду в камень? Если это так, то анемон может дать возможность протестировать исправления проблем с дикими кораллами.

Чтобы выяснить это, ученые ввели в эмбрионы Nematostella ген каменного коралла Stylophora pistillata, известного тем, что помогают животным концентрировать кальций, что в конечном итоге приводит к формированию скелета. У мягкотелого морского анемона ученые увидели, что коралловый белок собирает кальций и в остальном действует так же, как и в скалистом коралле.

В дальнейшем учёные смогут изменить этот ген и другие, участвующие в формировании скелета коралла, прокладывая путь к созданию устойчивых к изменению климата коралловых полипов, говорит Брент Фостер, исследователь лаборатории и первый автор статьи.

Морской анемон можно использовать и для изучения других твердых структур, даже зубной эмали. Все эти процессы подпадают под действие биоминерализации, при которой живые существа создают твердые структуры из минералов, таких как кальций.

«Следующий шаг — понять, как клетки регулируют микроокружение, способствующее биоминерализации», — сказала Федерика Скуккиа, научный сотрудник лаборатории Мартиндейла и соавтор отчета.

Команда лаборатории Уитни сотрудничала с учеными из Института генетики человека в Монтпилиере, Франция, Корнелльского университета и Кардиффского университета для завершения исследования.