新たな研究により、サンゴにとって重要な藻類が有性生殖によって繁殖できることが明らかになりました。
これにより、気候変動の影響からサンゴをより良く守ることができる系統の進化を加速させる道が開ける可能性があります。
研究者らは、有性生殖を促進しうる条件と、その誘導方法を明らかにしました。
研究者らはすでに、次の藻類の重要性を認識していました：渦鞭毛藻は、海水温の上昇下におけるサンゴの健康にとって重要であり、この微小な生物が二分裂によって増殖するだけでなく、有性生殖によっても繁殖できることを確認しました。
ほとんどの造礁サンゴは共生藻なしには生存できず、これらの共生藻は、サンゴが気候変動に対応する助けとなる可能性を秘めています。
ライス大学の海洋生物学者アドリアン・コレア氏と大学院生ローレン・ハウ＝カー氏によれば、これにより、サンゴのパートナーにより良く貢献する渦鞭毛藻の共生藻の系統を繁殖させる道が開かれるとのことです。
渦鞭毛藻は、サンゴの見事な色彩に寄与するだけでなく、重要なことに、日光を食物に変換することで宿主の栄養源にもなっています。
「ほとんどの造礁サンゴは共生藻なしには生存できず」とハウ＝カー氏は述べ、「これらの共生藻は、サンゴが気候変動に対応する助けとなる可能性を秘めています。これらの渦鞭毛藻の世代時間は数か月ですが、サンゴは年に一度しか繁殖しないかもしれません。
「共生藻を新しい環境条件により速く適応させることができれば、私たち全員が気候変動に取り組む間も、サンゴが高温に耐える助けとなるかもしれません。」
研究者らは、Scientific Reportsに掲載された研究で、この発見は共生藻の性的活動を誘発する環境的要因を調査するための「土台を築くものであり」、「サンゴ礁の劣化に対抗するため、重要なサンゴの共生藻の人為的進化を加速させうる」と記しています。
藻類についてより深く理解するため、研究者らはスペイン海洋研究所の研究者で、渦鞭毛藻の生活環を研究しており、本研究の筆頭著者であるロサ・フィゲロア氏に連絡を取りました。
「私たちは彼女にサンゴと藻類の系の仕組みを教え、彼女は私たちに他の渦鞭毛藻における有性生殖について教えてくれました。そして、サンゴ礁で共生藻の有性生殖を検出できるかどうかを確かめるため、共同研究を立ち上げました」とハウ＝カー氏は述べています。
「サンゴの渦鞭毛藻のゲノムデータセットでは、研究者らはサンゴの共生藻が有性生殖に必要とするすべての遺伝子を確認できましたが、その過程にある実際の細胞を観察できた者はいませんでした」と、生物科学の助教授であるコレア氏は述べています。「今回、それを観察することができました。」
この発見は、2019年7月にフランス領ポリネシア・モーレア島のサンゴ礁で行われた試料採取に続くものであり、その後、三次元構造をより良く観察できる高度な共焦点顕微鏡を用いて藻類の観察が行われました。
「これは、これらの共生藻がサンゴの細胞内に閉じ込められた状態で有性生殖を行うことを示す初めての証拠であり、有性生殖を促進しうる条件と、その誘導方法を明らかにする扉が開かれたことから、私たちは大変喜んでいます」とハウ＝カー氏は述べています。「私たちは、この知見を活用して遺伝的多様性をより高める方法を知りたいと考えています。」
「分裂する藻類の子孫は、親となる一つの細胞からのDNAしか受け継がないため、基本的にはクローンであり、一般にコロニーの多様性を高めることはありません。しかし、有性生殖による子孫は二人の親からDNAを受け継ぐため、より迅速な遺伝的適応が可能になります」とコレア氏は述べています。
進化を通じて環境ストレスへの耐性が高まった共生藻の集団は、嵐やそれに伴う流出水から海岸線を守るサンゴにとって、直接的な利益となるでしょう。
「これらの取り組みは、可能な限りストレスに強いコロニーを作り出すため、サンゴ、共生藻、そしてその他のあらゆるパートナーを繁殖させようとする継続中の努力です」とコレア氏は述べています。「サンゴの共生藻にとっては、それは高温などのストレスの多い条件下で育て、生き残ったものを増殖させることを意味します。
「世代を重ねるごとに、これらの温度に耐えられないものは淘汰されるでしょう」と彼女は述べています。「そして、有性生殖が存在することが分かった今、細胞内でより頻繁に有性生殖が起こる条件の組み合わせを明らかにするために、他にも多くの実験を行うことができます。それによって新たな遺伝子の組み合わせを持つ共生藻が生まれ、そのうちのいくつかは、耐熱性やその他私たちが望む形質に対応することが期待されます。その後、この共生藻の多様性を宿すサンゴ種の幼生を育て、それらのコロニーを使ってサンゴ礁を再生させることができます。」
本研究には、スペイン科学イノベーション省および欧州共同体プロジェクト、アメリカ哲学協会のルイス・アンド・クラーク助成金、ワゴナー海外留学奨学金、全米科学財団、そして全米科学アカデミーのガルフ研究プログラムによる若手研究者向けフェローシップの支援が行われました。
