Korallen sind komplexe Holobionten, die eine Vielzahl von Lebensformen unterschiedlicher Größenordnung beherbergen, darunter Korallenzellen, Zooxanthellen sowie assoziierte Bakterien, Archaeen und Viren.
Eine Forschungsgruppe unter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat ein neuartiges Zusammenspiel zwischen einem Korallenpathogen und anderen Korallenkommensalen entdeckt, das die Gesundheit von Steinkorallen direkt beeinflusst.
Die tropische Meeresumwelt verändert sich in beispiellosem Tempo. Die Erwärmung der Ozeane bedroht die Gesundheit der Korallenriffe. Neben der Korallenbleiche wütet in mehreren tropischen Ozeanen auch die Steinkorallen-Gewebeverlustkrankheit (SCTLD), eine durch einen Korallenpathogen verursachte Krankheit.
Galaxea fascicularis ist eine massive, riffbildende Koralle und kommt häufig in der Nähe der Insel Hainan und der Xi-Sha-Inseln im Südchinesischen Meer vor. Die großen Polypen der Galaxienkoralle ähneln einem Sternenkranz und haben eine weiße Spitze, die ihnen ein funkelndes, kristallartiges Aussehen verleiht.
Bei ihrer Untersuchung stellten die Forscher fest, dass Galaxienkorallen in einigen Regionen an SCTLD leiden. Sie entnahmen Magenflüssigkeitsproben von gesunden und kranken Korallen. In den Flüssigkeiten identifizierten die Forscher den temperaturabhängigen Erreger Vibrio coralliilyticus. Mit diesem Erreger infizierte Galaxienkolonien zeigten unter akutem Hitzestress einen erheblichen Gewebeverlust. Dies bestätigte, dass Vibrio coralliilyticus ein Erreger von SCTLD in Galaxienkorallen ist..
Forscher identifizierten ein Schlüsselenzym, LodA (L-Lysin-Epsilon-Oxidase), in diesem Korallenpathogen. LodA oxidiert L-Lysin und erzeugt Wasserstoffperoxid, das zur Eliminierung einer nicht-pathogenen Vibrio-Art beiträgt, die in der Koralle kohabitiert, indem es einen in ihrem Genom verborgenen Prophagen induziert. Darüber hinaus nutzt dieser Korallenpathogen LodA auch, um andere symbiotische oder mit Korallen assoziierte Bakterien, z. B. Endozoicomonas spp., durch LodA-abhängige Prophageninduktion in Wildkorallen zu verdrängen. Damit zeigten die Forscher, dass die ökologische Relevanz von LodA, das zuvor mit antimikrobiellen Aktivitäten in Verbindung gebracht wurde, die Prophageninduktion auslöst. Bakterielle Wirte, z. B. einheimische Bakterien in Korallen, können ihre Fitness durch die Aufnahme von Prophagen bei Nährstoffknappheit steigern. Es besteht jedoch die Gefahr, dass dieser versteckte Prophage von Konkurrenten manipuliert und in eine Bombe verwandelt werden kann, die die Wirtsbakterienzellen abtötet“, so der leitende Forscher der Studie. Der Korallenpathogen aktiviert als Eindringling diese versteckte Bombe in der natürlichen Mikrobiota und eliminiert Konkurrenten, wodurch er Korallen besiedelt und schließlich die Galaxienkorallen abtötet. Diese Studie zeigt, dass der Korallenpathogen V. coralliilyticus in die Koralle G. fascicularis eindringt, indem er durch die Bildung von Wasserstoffperoxid residente Stämme kompetitiv abtötet und so SCTLD verursacht.
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Weiquan Wang et al, The coral pathogen Vibrio coralliilyticus kills non-pathogenic holobiont competitors by triggering prophage induction, Nature Ecology & Evolution (2022). DOI: 10.1038/s41559-022-01795-y