La relación simbiótica convierte a todo el organismo en un asimilador de nitrógeno
Los océanos tropicales suelen ser pobres en nutrientes, pero albergan vastos ecosistemas de arrecifes biológicamente diversos construidos por cnidarios simbióticos (incluidos los corales y las anémonas). Esta aparente contradicción, conocida como la paradoja de Darwin, ha desconcertado a los científicos desde que Charles Darwin la describió por primera vez en 1842.
Ahora, un estudio internacional, publicado en Science Advances y dirigido por investigadores de KAUST, ha demostrado cómo la anémona de mar Aiptasia distribuye el azúcar que recibe de sus simbiontes para reciclar los desechos de nitrógeno de manera eficiente en todo su cuerpo, lo que le permite prosperar en entornos pobres en nutrientes.
"Muchos estudios anteriores se centraron en el entorno oceánico para descubrir de dónde provienen los limitados nutrientes, en particular el nitrógeno, que es muy escaso", dice el científico investigador Guoxin Cui, quien trabajó en el proyecto bajo la supervisión de Manuel Aranda.
"Algunos estudios basados en los corales plantearon la hipótesis de que la simbiosis entre las algas y los corales generaba estos puntos críticos ecológicos. Sin embargo, seguía siendo esquivo el mecanismo molecular subyacente que permitía a los cnidarios construir estos ecosistemas masivos", dice Cui.
Cui estaba particularmente interesado en examinar la relación simbiótica a nivel de tejido. Los cnidarios tienen una estructura de tejido simple que consta de dos capas celulares principales: la gastrodermis y la epidermis. Solo la capa interna, la gastrodermis, forma la relación intracelular con las algas.
Primero, el equipo adaptó una técnica de microdisección láser para separar las dos capas de tejido de Aiptasia y estudiar la expresión génica específica del tejido. Usando la tecnología emergente de secuenciación de ARN unicelular, investigaron los perfiles de transcripción de ARN asociados con la simbiosis en escalas celulares finas. Esta es la primera vez que se utilizan estas técnicas para estudiar la simbiosis en las anémonas de mar.
El enfoque permitió a los investigadores identificar los transportadores clave involucrados en la asimilación de nitrógeno, antes de usar la tinción de anticuerpos para rastrear la localización de estos transportadores de nutrientes dentro de la anémona.
"Encontramos que la anémona cambia la expresión y localización de los transportadores de nutrientes para distribuir la glucosa que recibe de sus simbiontes por todos sus tejidos", dice Aranda. "Utiliza la mayor parte de su masa corporal para reciclar los desechos de nitrógeno producidos, además de procesar cualquier amonio que esté disponible en el medio ambiente".
La relación simbiótica convierte a todo el organismo en un asimilador de nitrógeno, señala Cui. "Esto desafía la creencia generalizada de que las algas son los únicos actores en la asimilación de nitrógeno; la anémona también juega un importante papel en el reciclaje de este escaso nutriente. Forman un único metaorganismo inseparable".
El equipo espera que este estudio proporcione la base para crear mejores métodos de reproducción selectiva y pueda informar los esfuerzos para salvaguardar los ecosistemas de arrecifes. Están ampliando su investigación para examinar las relaciones simbióticas entre diferentes taxones de cnidarios y contextos ecológicos.
La investigación se ha publicado en Science Advances: Molecular insights into the Darwin paradox of coral reefs from the sea anemone Aiptasia
