ポリエチレンマイクロプラスチックに曝露されたスクラクチンサンゴの生理的ストレス応答（英文

Physiological stress response of the scleractinian coral Stylophora pistillata exposed to polyethylene microplastics.

• Chantal M Lanctôt
• Vanessa N Bednarz
• Steven Melvin
• Hugo Jacob
• François Oberhaensli
• Peter W Swarzenski
• Christine Ferrier-Pagès
• Anthony R Carroll
• Marc Metian

抄録

濃度の異なるポリエチレンマイクロプラスチックに曝露した硬化サンゴStylophora pistillataを用いて、石灰化、光合成、極性代謝物の変化などの生理反応を調べた。その結果、高濃度（公称濃度 50 粒子/mL）では、4 週間の曝露後、サンゴ共生体の光合成系 II の光合成効率に影響を与えることが示された。また、マイクロプラスチックの濃度が中程度と高濃度（公称濃度 5 粒子/mL と 50 粒子/mL）では、核磁気共鳴（NMR）分光法で測定されたサンゴの代謝物プロファイルに微妙ではあるが有意な変化が見られた。具体的には、リン酸化された糖やヌクレオチドを構成するピリミジン核酸塩基、シロイヌシトール、プロリンとグルタミン酸のシグナルが重なり合う領域が、対照動物に比べて増加していることがわかりました。観察された光生理学的ストレス応答や以前に発表された文献と合わせて、これらの知見は、マイクロプラスチックが宿主と共生体のシグナル伝達を混乱させ、サンゴが共生する褐虫藻類へのシグナル伝達と化学的支持を増加させることで、この干渉に反応するという仮説を支持しています。これらの知見は、以前の研究でマイクロプラスチックに曝露されたサンゴの粘液産生量の増加と一致しています。サンゴ礁が海洋生態系にとって重要であり、人為的ストレス要因に対する感受性が高いことを考えると、現実的な曝露条件下でのマイクロプラスチックに対するサンゴの反応メカニズムを解明するためには、より多くの研究が必要です。

We investigated physiological responses including calcification, photosynthesis and alterations to polar metabolites, in the scleractinian coral Stylophora pistillata exposed to different concentrations of polyethylene microplastics. Results showed that at high plastic concentrations (50 particles/mL nominal concentration) the photosynthetic efficiency of photosystem II in the coral symbiont was affected after 4 weeks of exposure. Both moderate and high (5 and 50 particles/mL nominal) concentrations of microplastics caused subtle but significant alterations to metabolite profiles of coral, as determined by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy. Specifically, exposed corals were found to have increased levels of phosphorylated sugars and pyrimidine nucleobases that make up nucleotides, scyllo-inositol and a region containing overlapping proline and glutamate signals, compared to control animals. Together with the photo-physiological stress response observed and previously published literature, these findings support the hypothesis that microplastics disrupt host-symbiont signaling and that corals respond to this interference by increasing signaling and chemical support to the symbiotic zooxanthellae algae. These findings are also consistent with increased mucus production in corals exposed to microplastics described in previous studies. Considering the importance of coral reefs to marine ecosystems and their sensitivity to anthropogenic stressors, more research is needed to elucidate coral response mechanisms to microplastics under realistic exposure conditions.

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