Los corales son especies clave para los arrecifes y los ecosistemas marinos, pero la decoloración de los corales debido al cambio climático y el calentamiento de los océanos los está matando. Un nuevo estudio de acceso abierto realizado por investigadores de la Universidad de California, Riverside, tiene como objetivo arrojar luz sobre cómo revertir el daño y salvar los corales.
Los corales, junto con las anémonas de mar y las medusas, pertenecen a un grupo de animales llamados cnidarios que reciben parte de sus nutrientes a través de una relación simbiótica con las algas fotosintéticas que viven en el interior de sus células. Las altas temperaturas del océano provocan una ruptura en la simbiosis que da como resultado un coral ‘blanqueado’ que ha expulsado las algas. Si la simbiosis no se inicia dentro de unas pocas semanas, el coral morirá de hambre.
El nuevo estudio encuentra que, aunque la fotosíntesis de las algas es una parte clave de la relación simbiótica, no es necesaria para iniciar la simbiosis. El descubrimiento se suma a la relación poco entendida entre los cnidarios y las algas a nivel molecular y ofrece una idea de cómo impulsar la relación simbiótica entre los dos organismos después de un evento de blanqueamiento. También podría conducir a estrategias que podrían evitar que los océanos más cálidos rompan la relación simbiótica entre los dos organismos y salven lo que queda de los corales del mundo.
Los cnidarios forman una simbiosis mutualista con algas fotosintéticas de la familia de los dinoflagelados Symbiodiniaceae que viven dentro de sus células huésped. Las algas realizan la fotosíntesis, fijan el dióxido de carbono en azúcares y luego se lo dan a sus anfitriones. Algunas especies de coral dependen completamente del alimento que reciben de sus algas simbiontes y morirán sin él.
A cambio, las algas reciben nutrientes como nitrógeno y fósforo de las presas que atrapa el huésped. La fotosíntesis es una parte clave de esta relación simbiótica, pero no se sabía si esta simbiosis puede formarse sin fotosíntesis.
Robert Jinkerson, profesor asistente de ingeniería química y ambiental en la UCR, y Tingting Xiang, profesor asistente de ciencias biológicas en la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, dirigieron un equipo para crear los primeros mutantes en Symbiodiniaceae algas, aislar mutantes que carecían de la capacidad de realizar la fotosíntesis, y utilizar estos mutantes para investigar la simbiosis con los cnidarios
«Estábamos muy emocionados de poder generar seis mutantes fotosintéticos y luego usar esos mutantes para comenzar a investigar la simbiosis entre estas algas y sus anfitriones», dijo Jinkerson.
El equipo introdujo las algas mutantes en tanques de agua de mar que contenían anémonas de mar (Exaptasia pálida) que aún no había establecido simbiosis con ninguna alga. Después de solo un día, las algas ya se podían encontrar dentro de los tentáculos de la anémona de mar, incluso sin fotosíntesis.
Para saber si las algas podían sobrevivir en el tejido huésped de la anémona de mar sin fotosíntesis durante períodos de tiempo más prolongados, los investigadores infectaron algunas anémonas de mar en la oscuridad con algas mutantes y no mutantes y las mantuvieron en la oscuridad durante seis meses. Incluso después de seis meses, todavía se podían observar células de algas en los tejidos de la anémona de mar. Aunque capaz de infectar las células huésped y mantenerse durante seis meses, las algas no se reprodujeron ni proliferaron en número.
El grupo también probó otras cuatro especies de algas conocidas por formar relaciones simbióticas con las anémonas de mar y descubrió que ellas también podían iniciar la simbiosis en la oscuridad.
Jinkerson, Xiang y su colega Masayuki Hatta en Japón luego introdujeron las algas en la oscuridad en un tanque que contenía pólipos juveniles de un coral pétreo. Acropora tenuis. Las algas infectaron el coral con éxito en la oscuridad. Inesperadamente, las algas pudieron proliferar en los tejidos de los corales sin fotosíntesis, algo que no se observó en las anémonas de mar.
Finalmente, para saber si el patrón era cierto para el tercer miembro del grupo de cnidarios, los investigadores agregaron las algas a un tanque oscuro de medusas boca abajo (Casiopea xamachana) pólipos. Una vez más, las algas infectaron los pólipos, aunque no con tanto éxito como en la anémona de mar y el coral.
El establecimiento de simbiosis puede proceder sin fotosíntesis en corales, medusas y anémonas marinas, pero diferentes aspectos de la relación, como la proliferación de algas sin fotosíntesis, dependen de la relación específica entre algas y huésped.
«Nuestro estudio destaca el poder de los enfoques genéticos avanzados para sondear cnidarios Symbiodiniaceae simbiosis y proporciona una plataforma prometedora para responder preguntas clave en la simbiosis y, en última instancia, desarrollar estrategias para salvar los corales», dijo Xiang.
El descubrimiento de que la fotosíntesis no es esencial para comenzar las relaciones simbióticas es un paso hacia la búsqueda de formas de ayudar a los cnidarios a sobrevivir al cambio climático.
«El tiempo es esencial con respecto a la protección de los arrecifes de coral, y nuestra esperanza es que estos mutantes nos permitan a nosotros mismos y a otros aumentar el ritmo general hacia este objetivo», dijo el coautor Joseph Russo, estudiante de doctorado en el laboratorio de Jinkerson.
