Кораллы чрезвычайно чувствительны к изменениям климата. Полипы, которые и отстраивают знаменитые рифы, не слишком гибки в плане влияния внешних факторов, поэтому если условия неблагоприятные, то полипы могут начать погибать (и погибают). Их жизнедеятельность угнетает повышение температуры, изменение уровня кислотности, инфекции и даже пластик.

Постепенное изменение условий окружающей среды усложняет формирование коралловых рифов. Сейчас ученые пытаются помочь кораллам, сделав их более устойчивыми. Добиться этого можно лишь в том случае, если начать модифицировать ДНК полипов.

Кстати, в отличие от общепринятого мнения, ученые не так и много знают о жизни кораллов — исследований проводится относительно мало. Особенно это актуально для крупных коралловых экосистем, поскольку мало кто из ученых рассматривает целый коралл, как живой организм. И это достаточно серьезная проблема на пути к выживанию для кораллов.

Относительно недавно ученые узнали, что гибель кораллов часто вызывается влиянием повышенной температуры на взаимодействие кораллов и фотосинтезирующих водорослей, которые обеспечивают колонии полипов едой. Симбиоз нарушается, поскольку водоросли не могут нормально развиваться. Следовательно, колонии полипов (кораллы) не получают достаточного количества пищи и погибают. Один из способов решить проблему — создать устойчивые к высокой температуре водоросли. Но проблема в том, что детали симбиоза не слишком хорошо известны ученым.

Формирование рифов — сложный процесс, который ученые продолжают изучать. Изучение усложняется тем, что видов живых организмов и принципов формирования систем такого типа довольно много, а скорость роста рифов — очень невысокая. Различные кораллы на одной и той же глубине чувствуют себя по-разному. Ученые могут примерно понимать, какие гены за какие механизмы адаптации полипов отвечают, но полной картины нет ни у кого.

Это и не удивительно, поскольку ученым кроме редактирования генов приходится следить, как себя ведут полипы и их колонии после изменения ДНК. Ожидание может затянуться на долгие годы, поскольку колонии полипов расширяются крайне медленно, и ускорить процесс никак нельзя.

Сейчас ученые ищут возможности обойти временные ограничения. Что касается самого модифицирования, то лучше всего работают методы вроде CRISPR/Cas9. Они весьма эффективны во многих случаях, так что и при работе с кораллами он тоже должен показывать результат. Посвятить свое время изучению влияния редактирования ДНК кораллов решила небольшая международная группа исследователей.

Им предстоят определенные сложности, поскольку кораллы и размножаются-то весьма необычным способом. Полипы просто выбрасывают в толщу воды икру и семя, «надеясь», что все это найдет друг друга и из оплодотворенной икры появятся новые полипы. Специалисты группы, о которой идет речь выше, питают надежду, что есть полипы, способные неплохо размножаться в лабораторных условиях. В этом случае можно модифицировать ДНК эмбриона полипа, что позволит изменить внешний вид колонии, повысив таким образом, устойчивость к внешним факторам.

Кстати, как и у человека, у полипов два набора хромосом — по одному от каждого родителя. Если изменять ДНК, то придется ограничиться либо мужским, либо женским набором генетического материала. Проблема еще и в том, что модифицирование ДНК выполняется обычно после того, как начинают делиться клетки. Это приводит к смеси модифицированных и обычных клеток в теле полипов, что усложняет изучение особенностей измененных организмов. Жизнедеятельность таких полипов может отличаться от нетронутых учеными организмов, но изучение их затрудняется, поскольку они представляют собой сложную смесь разных видов ДНК. Все это приводит к риску появления гибридных систем, результаты жизнедеятельность которых сложно каким то образом интерпретировать.

Для того, чтобы добиться успеха, ученым необходимо понять, какие участки ДНК у полипов за какие особенности жизни отвечают. Этим и заняты специалисты, ведущие внимательное наблюдение за сложным биологическим поведением живых организмов, формирующих огромные массивы рифов. Возможно, специалистам и удастся спасти коралловые рифы, хотя для этого необходимо довольно много времени. Когда именно закончится исследование — пока неясно, но понятно, что сохранить кораллы просто необходимо, если мы хотим оставить морские экосистемы в прежнем виде. Если же кораллы исчезнут, то поменяется очень многое. И эти изменения далеко не всегда будут благоприятными.

DOI: 10.1073/pnas.1722151115