Con altas temperaturas las esponjas pierden un importante microbio
Las esponjas marinas son esenciales para los ecosistemas marinos. Desempeñan un papel fundamental en el océano, ya que proporcionan refugio y alimento a una gran cantidad de criaturas marinas, reciclan los nutrientes al filtrar miles de litros de agua de mar al día, y son anfitriones de microbios que pueden ser la clave para algunos de los desafíos médicos más apremiantes que enfrentamos hoy.
Ahora, científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) han descubierto que cuando una esponja marina tropical se expone a temperaturas más cálidas, pierde un importante microbio, lo que podría explicar por qué muere el tejido de la esponja.
El último estudio ha revelado que al exponer las esponjas marinas a un aumento de temperatura de 3°C, un microbio esencial abandona la esponja, lo que podría causar envenenamiento de los tejidos.
La colaboración entre investigadores de la UNSW, Heidi Luter del Instituto Australiano de Ciencias Marinas y James Bell de la Universidad Victoria de Wellington, ha agregado una importante pieza al rompecabezas sobre el impacto del cambio climático en las poblaciones de esponjas en todo el mundo.
"Ya hemos visto olas de calor marinas que acaban con esponjas en el Mediterráneo e impactan esponjas en Nueva Zelanda", dice la Dra. Emmanuelle Botte, de la Biological, Earth & Environmental Sciences (BEES) y autora principal del estudio.
"Estamos viendo que algunas especies de esponjas no son tan resistentes al cambio climático como pensábamos al principio. Esta investigación revela que la ruptura de la simbiosis entre el anfitrión y sus microbios podría crear un desequilibrio químico en la esponja y provocar su descomposición".
Imagen: Stylissa flabelliformis sana en la Gran Barrera de Coral. Heidi Luter.
Vivir en simbiosis con los microbios
Las esponjas marinas, antiguas criaturas que habitan en el mar, a menudo se confunden con plantas, pero son animales estacionarios y, de hecho, son algunas de las más antiguas de la Tierra.
"Las esponjas se remontan a 545 millones de años", dice la Dra. Botte. "Viven en simbiosis con microbios, que cumplen funciones vitales para la esponja: reciclan nutrientes, producen energía y defienden a la esponja de depredadores y enfermedades. Algunos microbios incluso desintoxican el cuerpo de la esponja. Son un poco como el hígado y los riñones de la esponja".
Esta relación esencial entre las esponjas y los microbios está bien documentada. Y la investigación también ha demostrado que algunas especies de esponjas y sus microbios asociados son particularmente vulnerables a las temperaturas más cálidas del agua.
"Realizamos este estudio porque sabíamos que algunas esponjas eran sensibles a las futuras condiciones climáticas, pero queríamos saber por qué", dice la Dra. Botte.
"Al igual que usted y yo, las esponjas necesitan un microbioma saludable para sobrevivir. Sospechamos que los cambios en los microbios y, lo que es más importante, lo que hacen en las esponjas, podrían explicar por qué algunas especies de esponjas padecen en aguas más cálidas".
Imagen: Impacto general del calentamiento y la acidificación de los océanos en el holobionte S. flabelliformis.
Un cambio en la composición microbiana de la esponja
"Puedes encontrar esponjas en todas partes del lecho marino, desde los trópicos hasta los polos", dice la Dra. Botte.
Este estudio se centró en una especie de esponja que se encuentra comúnmente en la Gran Barrera de Coral y en el océano Indo-Pacífico occidental: Stylissa flabelliformis.
El equipo analizó la composición microbiana de esta esponja, conocida por su sensibilidad al aumento de temperatura en condiciones de 28,5°C y 31,5°C.
"Bajo estas mismas condiciones, vimos que había grandes diferencias en el tipo de microbios encontrados en una esponja saludable en las temperaturas más frías y en una esponja necrótica o moribunda en las aguas más cálidas", dice el equipo de investigación.
Se destacó un cambio en particular. "Un grupo de microbios conocido como arqueas representó el 10% de todos los microbios en la esponja sana. Y no pudimos verlo en absoluto en la esponja necrótica. Descubrimos que este microbio era el único que podía desintoxicar el amoníaco producido por la esponja. Y sin este microbio, el amoníaco tóxico se habría acumulado en el tejido".
Imagen: Una esponja marina sana (izquierda) frente a una necrótica (derecha) en el laboratorio. Crédito: Holly Bennet
Parece que la simbiosis entre Stylissa flabelliformis y sus microbios no es lo suficientemente flexible para adaptarse a las altas temperaturas que se prevé que se conviertan en promedios para finales de siglo.
Es importante destacar que el impacto potencial del calentamiento de las aguas sobre las esponjas y los microbios marinos no es una perspectiva lejana. "Usamos condiciones que representan no solo los promedios futuros, sino también los extremos de hoy, ya que hemos visto temperaturas de 1,5°C a 3°C por encima de lo normal durante semanas en Australia", dice la Dra. Botte.
Una mina de oro para las moléculas medicinales
"Además de proporcionar alimento y refugio a otros organismos, las esponjas son importantes para el descubrimiento de fármacos", dice la Dra. Botte.
"En los océanos, la gran mayoría de las moléculas que tienen propiedades antitumorales o antipatógenas son producidas por invertebrados marinos y, en particular, por los microbios que viven en simbiosis con las esponjas", dice la Dra. Botte. "Estas simbiosis son clave para la salud de los océanos y una mina de oro para moléculas de interés farmacéutico y comercial".
El equipo de investigación detrás de este último trabajo quiere enfatizar el riesgo que el cambio climático representa para la diversidad microbiana en la Tierra. "El cambio climático no solo afecta a los grandes animales carismáticos. Existe el riesgo de erosionar la biodiversidad de los animales sin pretensiones y los microbios que albergan, que son clave para la salud de los océanos y, en general, para la vida en nuestro planeta".
Los hallazgos se publican en ISME Communications: Future ocean conditions induce necrosis, microbial dysbiosis and nutrient cycling imbalance in the reef sponge Stylissa flabelliformis
