Oamenii de știință au alimentat primele linii fixe de celule de corali

Nu

O colonie de Acropora tenuis a crescut într-un mediu marin natural și a fost transferată într-un acvariu pentru a induce reproducerea. Credit: OIST

Abilitatea de a cultiva celule de corali ne-ar putea duce într-o nouă eră în cercetarea biologiei coralilor.

  • Cercetătorii au crescut cu succes celule din coralul pietros, Acropora tenuis, în cutii Petri
  • Liniile celulare au fost create prin separarea celulelor de larvele de corali, care au evoluat apoi în opt tipuri diferite de celule
  • Șapte din opt tipuri de celule erau stabile și puteau crește la nesfârșit, rămânând viabile chiar și după îngheț
  • Unele dintre tipurile de celule reprezentau celule asemănătoare endodermului și, prin urmare, ar putea arunca o lumină asupra modului în care coralii interacționează cu algele de fotosinteză și a modului de albire.
  • Liniile celulare ar putea fi utilizate în mai multe căi de cercetare a celulelor coralilor, inclusiv dezvoltarea coralului, cultivarea coralilor și impactul schimbărilor climatice și al poluării

Cercetătorii din Japonia au stabilit linii celulare durabile în corali, potrivit unui studiu publicat astăzi (25 aprilie 2021) la Biotehnologie marină.

Șapte din opt culturi de celule, însămânțate din coralul pietros, acropora fina, a crescut continuu de peste 10 luni, au raportat oamenii de știință.

„Stabilirea unor linii celulare stabile pentru organismele marine, în special coralii, a fost foarte dificilă în trecut”, a declarat profesorul Satoh, autor principal al studiului și șef al Unității de Genomică Marină de la Institutul de Științe și Tehnologie din Okinawa, Universitatea Absolventă (OIST). „Acest succes ar putea fi un moment esențial pentru obținerea unei înțelegeri mai profunde a biologiei acestor animale extrem de importante.”

acropora fina aparținând Acroporidae familie, cel mai comun tip de corali întâlnit în recifele tropicale și subtropicale. Acești corali pietroși cresc rapid și, prin urmare, joacă un rol vital în formarea structurală a recifelor de corali.

Oricum, Acroporidae coralii sunt deosebit de sensibili la modificările condițiilor oceanului, care apar adesea în evenimente de albire atunci când temperaturile cresc sau oceanele se acidifică. Stabilirea cunoștințelor despre biologia de bază a acestor corali prin linii celulare ar putea ajuta la protejarea lor împotriva schimbărilor climatice, a explicat profesorul Satoh.

Crearea culturilor

În cadrul studiului, profesorul Satoh a lucrat îndeaproape cu profesorul Kaz Kawamura de la Universitatea Kochi – un expert în dezvoltarea și întreținerea culturilor celulare ale organismelor marine.

Deoarece coralii adulți susțin o mare varietate de organisme marine microscopice, grupul a ales să încerce să creeze linii celulare din larvele de corali pentru a reduce șansa de contaminare încrucișată. Un alt beneficiu al utilizării celulelor larvare a fost acela că acestea se împart mai ușor decât celulele adulte, făcându-le eventual mai ușor de cultivat.

Cercetătorii au folosit specimene de corali în laborator pentru a izola ouăle și sperma și a fertiliza ouăle. După ce larvele de corali s-au dezvoltat, au separat larvele în celule individuale și le-au crescut în cutii Petri.

Trei linii de celule de corali cultivate

Imaginea microscopului prezintă trei dintre liniile celulare stabilite în studiu, variind în culoare și formă. Credit: OIST

Inițial, eforturile culturale s-au încheiat cu eșec. „Au apărut mici corpuri cu bule și apoi au ocupat cea mai mare parte a vasului Petri”, a spus profesorul Kaz Kawamura. „Am aflat mai târziu că acestea erau bucățile de celule de corali pietroși care mureau”.

În al doilea an, grupul a descoperit că, adăugând o protează numită plasmină la mediul de cultură celulară, la începutul culturii, ar putea opri celulele pietroase de corali să moară și să le mențină în creștere.

Două sau trei săptămâni mai târziu, celulele larvelor s-au dezvoltat în opt tipuri diferite de celule, variind în culoare, formă și activitate genică. Șapte dintre cei opt au continuat să se împartă la nesfârșit pentru a forma noi celule de corali.

Examinând simbioza inerentă supraviețuirii coralilor

Una dintre cele mai interesante evoluții ale acestui studiu a fost că unele dintre liniile celulare sunt similare ca formă și activitate genică cu celulele endodermale. Endodermul este stratul interior al celulelor format la aproximativ o zi după fertilizarea ouălor de corali.

Important, celulele din endoderm care încorporează algele simbiotice, care fotosintetizează și furnizează substanțe nutritive pentru susținerea coralului.

Polipi de corali și simbolii lor

Coralii sunt unul dintre cele mai simple animale, cu doar două straturi de celule (numite straturi germinale) care se formează la începutul dezvoltării embrionare – un strat interior, endodermul și un strat exterior, ectodermul. În cele din urmă, fiecare strat germinal se dezvoltă în diferite tipuri de celule, inclusiv celule digestive, celule asemănătoare mușchilor, celule asemănătoare cu nervii și celule înțepătoare (cnidocite), dar modul în care fiecare tip este încă de investigat asupra formelor celulare în timpul dezvoltării. Credit: OIST

„În acest moment, cea mai urgentă nevoie în biologia coralilor este de a înțelege interacțiunea dintre animalul coral și simbolul său fotosintetic la nivel celular și modul în care această relație se prăbușește sub stres, ducând la albirea coralului și la moarte”, a spus profesorul David Miller , un biolog important în corali de la Universitatea James Cook, Australia, care nu a fost implicat în studiu.

El a continuat: „Sub rezerva confirmării faptului că aceste celule din cultură reprezintă endodermul coralului, ar fi posibile apoi analize moleculare detaliate ale interacțiunii coral / fotosinteză – și de aici ar putea fi de așteptat să curgă progrese reale în înțelegerea și prevenirea albirii coralilor.”

Pentru profesorul Satoh, el este interesat de modul în care celulele de alge fotosintetice, care sunt aproape la fel de mari ca celulele larvare, intră inițial în corali.

„Algele sunt încorporate în celulele coralului la aproximativ o săptămână de la prima dezvoltare a larvelor”, a spus profesorul Satoh. “Dar nimeni nu a observat încă acest eveniment endosimbiotic la un singur nivel celular înainte”.

O nouă eră pentru cercetarea celulelor de corali

Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că liniile celulare de corali erau încă viabile după ce au fost înghețate cu azot lichid și apoi decongelate. „Acest lucru este esențial pentru livrarea cu succes a liniilor de celule de corali către laboratoarele de cercetare din întreaga lume”, a spus profesorul Satoh.

Implicațiile pentru cercetările viitoare care utilizează aceste linii celulare sunt de anvergură, variind de la cercetări privind modul în care celulele coralului unic răspund la poluare sau la temperaturi mai ridicate, până la studierea modului în care coralii produc carbonatul de calciu care își construiește scheletul.

Cercetările ar putea oferi, de asemenea, o perspectivă suplimentară asupra modului în care se dezvoltă coralii, ceea ce ar putea îmbunătăți capacitatea noastră de a cultiva corali.

În cercetările viitoare, echipa speră să stabilească linii celulare clonale, ceea ce înseamnă că fiecare celulă din cultură este identică genetic.

„Acest lucru ne va oferi o idee mult mai clară a tipurilor de celule de corali pe care le cultivăm, de exemplu celulele intestinale sau celulelor asemănătoare nervilor, prin examinarea genelor care sunt pornite și oprite în celule”, spune profesorul Satoh.

Referință: 25 aprilie 2021, Biotehnologie marină.
DOI: 10.1007 / a10126-021-10031-w

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.