Een laboratoriumexperiment suggereert dat goede bacteriën kunnen helpen om riffen weerbaarder te maken tegen klimaatverandering
Opwarmende zeeën dreigen koraalriffen van caleidoscopen van kleur te veranderen in gebleekte puinvelden. Om deze afbraak te stoppen, onderzoeken sommige wetenschappers een verrassende zalf: probiotica.
Koralen doseren met een mix van nuttige bacteriën de dood afwenden in een hittegolf gesimuleerd in een aquarium, rapporteren onderzoekers op 13 augustus in wetenschappelijke vooruitgang. Ter vergelijking: bijna de helft van de koralen die in plaats daarvan een goedaardige zoutoplossing kregen, overleefde diezelfde omstandigheden niet. Het onderzoek biedt een proof of concept dat probiotica sommige koralen kunnen helpen hittestress te overleven.
“De resultaten zijn ongelooflijk veelbelovend”, zegt Blake Ushijima, een microbioloog aan de University of North Carolina Wilmington die niet bij het onderzoek betrokken was. Het werk geeft legitimiteit aan het gebruik van probiotica als medicijn tegen koraal, zegt hij, “maar we zijn nog maar aan het oppervlak. We begrijpen niet hoe veel van deze nuttige microben werken.”
Koralen zijn geen enkelvoudige entiteiten, maar coalities van coöperatieve spelers. Centraal staan de fotosynthetische algen die de kracht van de zon benutten en energie leveren aan hun dierlijke gastheer, de koraalpoliep. Er leven ook tientallen bacteriën in het koraal, velen ondersteunen hun gastheer door voedingsstoffen te laten rondgaan of ziekteverwekkers te bestrijden. Gezamenlijk aangeduid als het koraal “holobiont”, vormen koralen en hun microbiële partners de basis van een van de meest biodiverse ecosystemen op aarde.
Verslechterende hittegolven op zee stellen de integriteit van gezonde holobionten op de proef (SN: 4/10/18). Onder hittestress spuwen de algen van koralen giftige chemicaliën, waardoor poliepen ze eruit schoppen. Dit proces, dat bekend staat als bleken, kan koralen doden (SN: 18/10/16). Bijvoorbeeld, het bleken van een hittegolf van 2016 weggevaagd 29 procent van ondiepwaterkoralen in het noordelijke Great Barrier Reef. Bacteriële gemeenschappen verschuiven ook onder hittestress, waardoor de voordelen die sommige bacteriën bieden, worden verstoord.
“Over het algemeen zien we een ineenstorting van symbiotische relaties en beginnen alle micro-organismen te worstelen”, zegt Raquel Peixoto, een mariene ecoloog aan de King Abdullah University of Science and Technology in Thuwal, Saoedi-Arabië. Zij en haar collega’s toonden eerder aan dat het behandelen van koralen met zorgvuldig verzonnen probiotische cocktails zou koraalverbleking kunnen verminderen bij laboratoriumexperimenten. Dat is goed, zegt ze, “maar we wilden weten of we ze kunnen beschermen tegen sterfte.”
In de meest recente opstelling simuleerden de onderzoekers een mariene hittegolf over 10 aquaria, elk met vier fragmenten van Mussismilia hispida steenkoralen, waarbij de temperatuur gedurende 10 dagen tot 30 ° Celsius wordt verhoogd voordat deze terugkeert naar 26 ° C. De helft van de koralen werd besproeid met zes bacteriestammen van M. hispida tijdens de hittegolf elke drie dagen en daarna elke vijf dagen, terwijl de andere helft een zoutbehandeling kreeg. In de loop van 75 dagen hebben Peixoto en haar collega’s de gezondheid van koralen en veranderingen in de metabolische activiteit van de holobiont gemeten, samen met welke genen werden in- en uitgeschakeld.
Koralen bleken in beide groepen te verbleken, maar de probiotische behandeling werkte uiteindelijk. Terwijl 40 procent van de met zoutoplossing behandelde koralen bezweek aan de hitte, overleefden alle koralen die baden in bacteriën. “Dat was verrassend en superspannend”, zegt Peixoto. Het probioticum lijkt het herstel van koralen te helpen door genetische en metabole veranderingen in de gastheer te induceren die verband houden met het onderdrukken van ontstekingen en het toestaan van beschadigde cellen om zichzelf opnieuw op te bouwen, vonden de onderzoekers.
“Klimaatverandering beïnvloedt koralen sneller dan ze zich kunnen aanpassen”, maar hun microbiële partners kunnen sneller op veranderingen reageren, zegt Kimberly Ritchie, een zeebioloog aan de University of South Carolina Beaufort die niet bij het onderzoek betrokken was. Dergelijke veranderingen, die probiotische behandelingen zouden kunnen veroorzaken, kunnen “koralen meer tijd kopen”, zegt ze.
Peixoto en haar collega’s zijn van plan om verder te gaan dan het aquarium en half augustus te beginnen met experimenten om te zien of probiotica wilde koralen kunnen helpen. Maar sommige wetenschappers zijn sceptisch over het uiteindelijke nut van de toegevoegde bacteriën, vooral voor grote riffen met honderden koraalsoorten. “Probiotica zijn op dit moment sexy”, zegt Ty Roach, een moleculair ecoloog aan het Hawaii Institute of Marine Biology in Kaneohe. “Ik kan me scenario’s voorstellen waarin dit een geweldige aanpak zou zijn … maar ik denk niet dat ze de riffen zullen redden.”
Het toepassen van probiotica op grote riffen met honderden koraalsoorten lijkt bijvoorbeeld logistiek uitdagend, zegt Roach. En er kunnen onbedoelde gevolgen zijn. “Wat goed is voor het ene koraal, is misschien niet goed voor andere koralen of organismen”, zegt Roach. “Voor ecosystemen die zo complex zijn als koraalriffen, zie ik dit niet op grote schaal doen zonder een aantal onvoorziene, mogelijk schadelijke effecten.”
Peixoto zegt dat de probiotica die hier worden gebruikt zorgvuldig worden gescreend en dat er geen stammen worden gebruikt waarvan bekend is dat ze schadelijk zijn voor het leven. Over het algemeen zullen probiotica “geen wondermiddel zijn”, zegt ze. Het enige dat de riffen zal redden, is het verminderen van de uitstoot van kooldioxide om de opwarming van de aarde te verminderen. “Maar we hebben nog steeds herstel en revalidatie nodig om de realiteit die we nu hebben het hoofd te bieden”, zegt ze, en probiotica zijn veelbelovend.