Ученые «читают» послания в химических подсказках, оставленных обитателями коралловых рифов

Какие виды обитают на этом коралловом рифе и здоровы ли они? Химические сигналы, выделяемые морскими организмами, могут дать такую информацию. Но в подводной среде невидимые соединения создают сложный «суп», который ученым трудно расшифровать.

Теперь исследователи из журнала ACS «Proteome Research» продемонстрировали способ извлечения и идентификации этих соединений-индикаторов в морской воде. Они обнаружили метаболиты, ранее не обнаруженные на рифах, в том числе три, которые могут представлять различные рифовые организмы.

Растения и животные, обитающие в коралловых рифах, выделяют в окружающую воду различные вещества, от сложных макромолекул до отдельных аминокислот. Чтобы определить, какие из них могут идентифицировать обитателей экосистемы и использоваться для измерения состояния кораллового рифа, ученым необходимо подготовить образцы воды для анализа, сконцентрировав соединения и отделив их от соленого бульона.

В первую очередь они концентрируют и собирают эти растворенные соединения из морской воды на липких мембранах. Однако этот метод упускает многие важные азот-, кислород-и серосодержащие соединения, вырабатываемые морскими организмами.

Эти метаболиты плохо прикрепляются к мембранным материалам и присутствуют в морской воде в крайне низких концентрациях. Чтобы преодолеть эти трудности, Брианна Гарсия, Эми Апприлл, Элизабет Куявински и их коллеги из Океанографического института Вудс-Хоула испытали метод, который модифицирует растворенные метаболиты перед их извлечением из морской воды в форму, совместимую с мембранными материалами, что позволяет концентрировать их и анализировать.

Сначала исследователи собрали и отфильтровали образцы воды с пяти коралловых рифов вокруг Виргинских островов США. Затем с помощью ряда реакций они присоединили бензоильную функциональную группу к растворенным амин-и спиртсодержащим метаболитам.

Затем команда извлекла модифицированные метаболиты из образцов и оценила их состав и концентрацию с помощью жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Применяя новую методику, исследователи выявили 23 метаболита, которые не были обнаружены вблизи коралловых рифов предыдущими исследованиями, включая аминокислоты, амины, пиримидиновые нуклеозиды и сероорганические кислоты, которые участвуют в фотосинтезе и росте организмов. Проанализировав полученные данные, исследователи обнаружили следующее:

Наибольшее влияние на состав метаболитов оказало присутствие больных кораллов, макроводорослей и коркообразных кораллиновых водорослей.

Некоторые соединения, такие как сульфоорганическая кислота DHPS, постоянно находились на высоких уровнях во всех местах, что говорит о присутствии кораллов и связанных с ними организмов.

Уровни трех метаболитов (гомосерин бетаин, триптофан и γ-аминобутрийная кислота) значительно отличались на пяти рифах, и исследователи объясняют эти различия вариациями в морской среде и организмах.

По словам исследователей, данное исследование успешно демонстрирует, как собирать ранее не замечаемые экологически значимые соединения в экосистемах коралловых рифов, которые могут быть использованы для мониторинга их влияния на изменение климата, естественные нарушения и активность болезней.