Sie sind die üppigsten Lebensräume der Erde: Die Korallengärten der tropischen Gewässer sind faszinierende Naturwunder und Schlüsselelemente in den komplexen Lebensgemeinschaften der Ozeane. Damit haben sie letztlich auch eine große Bedeutung für uns Menschen. Zu verdanken haben wir die Unterwasserwelten winzigen Baumeistern: Die Kalkgerüste sind das Werk von Nesseltieren. Die Korallenpolypen fangen mit ihren feinen Ärmchen Plankton aus dem Wasser ein – ihre Ernährung basiert aber auch auf einer sogenannten Endosymbiose: In bestimmten Zellen der Polypen leben einzellige Algen. Sie gewinnen dort aus Sonnenlicht Energie und bauen Kohlenstoffverbindungen auf, von denen sie ihren Wirten einen Großteil abgeben. Im Gegenzug bekommen die Algen von den Polypen Schutz und Nährstoffe, die sie zum Leben brauchen.
Doch die Partnerschaft ist empfindlich, wie Untersuchungen bereits gezeigt haben: In der sogenannten Korallenbleiche spiegelt sich die Zerstörung der Symbiose wider. Wenn die Algen durch zu hohe Wassertemperaturen oder andere Stressfaktoren beeinträchtigt werden, verlassen sie die Korallenpolypen. Dadurch werden diese blass und sterben schließlich ab. Wie ein Gespenst geht die Korallenbleiche nun immer häufiger in den Korallengärten der Welt um. Als Hauptursache gelten die steigenden Wassertemperaturen im Zuge der globalen Erwärmung. Doch viele Aspekte der Bleiche und der Korallen-Symbiose sind noch immer unklar. „Wenn wir den Korallen helfen wollen, müssen wir die grundlegenden Mechanismen verstehen“, sagt Minjie Hu von der Carnegie Institution for Science in Baltimore.
Eine Modell-Koralle für die Forschung
Um die zellulären und molekularen Grundlagen der Korallen-Endosymbiose und möglicherweise auch der Korallenbleiche aufzuklären, präsentieren Hu und seine Kollegen nun die Xenia-Koralle als Modellsystem. Es handelt sich um eine schnell wachsende Weichkoralle, die in endosymbiotischer Beziehung zu Algen aus der Familie der Symbiodiniaceae lebt. Im Rahmen ihrer Studie präsentieren die Wissenschaftler die 24.000 Gene umfassende Genomsequenz von Xenia, die als Grundlage zur Erforschung von Erbanlagen der Koralle dienen kann, die für die Ausbildung der Symbiose wichtig sind. Dieser Ansatz soll die Möglichkeiten der Genomik und der Bioinformatik für die Erforschung der Korallenbiologie nutzbar machen, erklären die Wissenschaftler.
Wie sie berichten, hat ihnen Xenia bereits bahnbrechende Einblicke in die Symbiose ermöglicht: “Seit Jahren versuchen Forscher, den Mechanismus zu bestimmen, durch den der Korallenwirt in der Lage ist, kompatible Algen zu erkennen und sie dann in einem symbiotischen Ablauf aufzunehmen und zu erhalten”, erklärt Co-Autor Yixian Zheng. Nun haben die Forscher durch die Anwendung verschiedener genomischer, bioinformatischer und entwicklungsbiologischer Verfahren den Zelltyp in den Korallenpolypen identifiziert, der für den Aufbau der symbiotischen Beziehung zuständig ist.
