Korallen leben in Symbiose mit einzelligen Algen der Familie Symbiodiniaceae, die durch Photosynthese Zucker und andere Nährstoffe produzieren. Lange Zeit nahm man an, dass diese Zucker ausschließlich über Transportproteine an die Korallen abgegeben werden. Neuere Studien zeigen jedoch, dass es einen zweiten, bisher übersehenen Mechanismus gibt: Unter den sauren Bedingungen im Inneren der Korallenzellen (pH ~5,5) beginnen die Algen, ihre eigenen Zellwände teilweise abzubauen. Dabei werden Monosaccharide wie Glukose und Galaktose freigesetzt, die den Korallen als Energiequelle dienen.
Die Forschung von Ishii und Kollegen konnte nachweisen, dass ein niedriger pH-Wert direkt die Zuckerfreisetzung beschleunigt. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass die Zelloberflächen der Algen unter diesen Bedingungen deformiert werden. Gleichzeitig wurden Gene für Cellulasen stark hochreguliert – Enzyme, die Zellulose abbauen. Wird die Aktivität dieser Enzyme durch Inhibitoren blockiert, sinkt die Zuckerabgabe deutlich. Damit ist klar, dass der Abbau der Zellwand ein zentraler Mechanismus für die Nährstoffbereitstellung ist.
Insgesamt existieren also zwei Wege der Zuckerabgabe: ein schneller, lichtabhängiger Transport über Membranproteine und ein langsamerer, lichtunabhängiger Abbau der Zellwand. Diese doppelte Strategie macht die Symbiose flexibler und erlaubt es den Korallen, auch in Dunkelphasen oder unter Stressbedingungen ausreichend Nährstoffe zu erhalten.
Mehr Informationen:
[1] Hambleton E. (2023) Symbiosis: How corals get their nutrients. eLife. https://doi.org/10.7554/eLife.90916
[2] Ishii Y. et al. (2023) Environmental pH signals the release of monosaccharides from cell wall in coral symbiotic alga. eLife https://doi.org/10.7554/eLife.80628