Какие виды организмов обитают в коралловом рифе и здоровы ли они? Химические сигналы могут дать эту информацию. Но в подводной среде невидимые соединения создают «суп», который трудно расшифровать. Учёные из Американского химического общества, работа которых была опубликована в журнале ACS Proteome Research, продемонстрировали способ извлечения и идентификации соединений-индикаторов в морской воде. Были найдены метаболиты, ранее не обнаруженные на рифах, в том числе те, которые могут представлять различные рифовые организмы, сообщает научное издание EurekAlert!.
Растения и животные, обитающие в коралловых рифах, выделяют в воду различные вещества, от сложных макромолекул до отдельных аминокислот. Чтобы определить, какие из них могут идентифицировать обитателей экосистемы и использоваться для измерения состояния кораллового рифа, ученым было необходимо подготовить образцы воды для анализа, сконцентрировав соединения и отделив их от соленого «бульона».
В первую очередь были концентрированы и собраны растворенные соединения из морской воды на липких мембранах. Однако этот метод не учитывал многие важные азот-, кислород- и серосодержащие соединения, вырабатываемые морскими организмами. Эти метаболиты плохо прикрепляются к мембранным материалам и присутствуют в морской воде в крайне низких концентрациях. Чтобы преодолеть эти трудности, учёные Океанографического института Вудс-Хоула испытали метод, который модифицирует растворенные метаболиты перед их извлечением из морской воды в форму, совместимую с мембранными материалами, что позволяет концентрировать и анализировать их.
Сначала исследователи собрали и отфильтровали образцы воды с пяти коралловых рифов вокруг Виргинских островов США. Затем с помощью ряда реакций они присоединили бензоильную функциональную группу к растворенным амин- и спиртсодержащим метаболитам. Затем команда извлекла модифицированные метаболиты из образцов и оценила их состав и концентрацию с помощью жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Применяя новую методику, исследователи выявили 23 метаболита, которые не были обнаружены вблизи коралловых рифов предыдущими исследованиями, включая аминокислоты, амины, пиримидиновые нуклеозиды и сероорганические кислоты, которые участвуют в фотосинтезе и росте организмов.
Проанализировав полученные данные, исследователи обнаружили следующее:
- Наибольшее влияние на состав метаболитов оказало присутствие больных кораллов, макроводорослей и коркообразных кораллиновых водорослей.
- Некоторые соединения, такие как сульфоорганическая кислота DHPS, постоянно находились на высоких уровнях во всех местах, что говорит о присутствии кораллов и связанных с ними организмов.
- Уровни трех метаболитов (гомосерин бетаин, триптофан и γ-аминобутрийная кислота) значительно отличались на пяти рифах, и исследователи объясняют эти различия вариациями в морской среде и организмах.
По словам ученых, данное исследование успешно демонстрирует, как можно собирать ранее не замеченные экологически значимые соединения в экосистемах коралловых рифов, которые могут быть использованы для мониторинга их влияния на изменение климата, естественные нарушения и активность болезней.
