Investigación genética identifica en el Caribe supercorales resistentes a enfermedades
Al presenciar brotes de enfermedades que casi han aniquilado en el Caribe las colonias de coral cuerno de ciervo, el científico de la Universidad Northeastern, Steven Vollmer, se preguntó qué lecciones podrían ofrecer unos pocos solitarios supervivientes para el futuro de los arrecifes de coral.
¿Sería posible identificar corales resistentes a enfermedades por su composición genética? Y si los tipos más resistentes fueran seleccionados especialmente para viveros de corales submarinos, ¿El resultado serían sistemas de arrecifes más saludables?
La nueva investigación de Vollmer responde afirmativamente a la primera pregunta. Su informe identifica docenas de genotipos de coral cuerno de ciervo de Florida y Panamá que son resistentes y altamente resistentes a las enfermedades.
Queda por ver si el descubrimiento se traduce en arrecifes diseñados para la inmunidad, pero Vollmer espera que así sea.
Tal como están las cosas ahora, los científicos que cultivan coral en viveros submarinos, como los de la Coral Restoration Foundation en Florida, "podrían estar cultivando 100 genotipos, pero no saben qué corales tienen mejor desempeño. No saben quiénes son altamente resistentes a las enfermedades y quiénes son altamente susceptibles", dice Vollmer.
"Podemos decir cuáles son resistentes a las enfermedades con gran precisión, utilizando tan solo 10 variantes genéticas. Ésa es la principal conclusión del artículo científico".
Imagen: Steven Vollmer
La enfermedad furtiva que acaba con los corales del Caribe
En todo el mundo, la gente está familiarizada y preocupada por el aumento de la temperatura del mar que causa el "blanqueo térmico" de los corales y la pérdida de arrecifes en el Océano Índico, la Gran Barrera de Coral y el Océano Pacífico.
"Es un problema global", dice Vollmer, profesor asociado de ciencias marinas y ambientales en el Centro de Ciencias Marinas de Northeastern en Nahant, Massachusetts.
Pero justo delante de las narices de científicos y ambientalistas, una infección bacteriana furtiva llamada enfermedad de la banda blanca se extendió por todo el Caribe y casi erradicó dos icónicos corales, el coral cuerno de ciervo (Acropora cervicornis) y los corales cuerno de alce relacionados (Acropora palmata).
Ambos corales crecen en densos matorrales y se asemejan a astas, con el cuerno de alce más extendido en la parte superior.
"Eran los dos corales dominantes de aguas poco profundas más comunes del Caribe", dice Vollmer. "Y la enfermedad de la banda blanca los mató".
La enfermedad que hace que los corales se vuelvan blancos a medida que avanza a través de las ramas del coral se observó por primera vez en St. Croix en 1979, pero prácticamente no se documentó hasta principios de los años 1980, dice Vollmer.
"La gente no registraba muy bien las pérdidas", afirma. "Así que a finales de los años 80 y principios de los 90, probablemente perdimos en el Caribe el 95% de los corales cuerno de ciervo y cuerno de alce", dice Vollmer.
La crisis llevó al crecimiento del cultivo de coral, especialmente frente a la costa de Florida, donde las ramas de coral se rompen y los fragmentos crecen en estructuras que parecen árboles submarinos.
Imagen: Crédito: Coral Restoration Foundation
"Como genetista de corales, me sorprendió que la gente no se hubiera preguntado realmente si las poblaciones remanentes de coral cuerno de ciervo que aún sobrevivían tenían altos grados de resistencia o susceptibilidad a las enfermedades", dice Vollmer.
Florida versus Panamá
Entonces decidió probarlo con 50 genotipos de coral cuerno de ciervo proporcionados por la Coral Restoration Foundation en Florida y 50 genotipos de cuerno de ciervo de Panamá, donde trabajó con el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales.
La investigación tuvo dos fases. Una fue la fase de transmisión, que implicó someter a los corales a hasta cinco dosis de la enfermedad de la banda blanca. Los que seguían vivos después de cinco infecciones fueron etiquetados como "altamente resistentes a la enfermedad".
Además, los científicos dirigidos por Vollmer sometieron a los corales a una secuenciación del genoma completo para identificar todas las variantes genéticas de su genoma.
Al final, identificaron 33 genotipos (19 de Florida y 14 de Panamá) que mostraban resistencia a la enfermedad, mientras que 15 genotipos (nueve de Florida y seis de Panamá) eran altamente resistentes a la enfermedad.
Otros 31 genotipos (17 de Florida y 14 de Panamá) tuvieron una resistencia a la enfermedad por debajo del promedio, mientras que 15 genotipos (siete de Florida y ocho de Panamá) calificaron como altamente poco susceptibles a la enfermedad, o súper corales, en la lengua vernácula.
Vollmer dice que se deben considerar otras consideraciones, como qué tan rápido crece cada coral y qué tan tolerante térmicamente es, al determinar qué genotipos de coral almacenar en los viveros.
Pero con "miles y miles" de corales utilizados para reconstruir los devastados arrecifes de Florida, informar a los agricultores de coral cuáles son resistentes a las enfermedades y cuáles no debería ayudar en el proceso de recuperación, dice Vollmer.
Imagen: De izquierda a derecha: la estudiante de doctorado Emily Trytten carga un gel para electroforesis en gel para comprobar si el ADN se extrajo con éxito. Jason Selwyn, investigador postdoctoral, sostiene corales en el Centro de Ciencias Marinas. Fotos de Matthew Modoono/Northeastern University
Un patógeno desconocido
No se sabe mucho sobre la enfermedad de la banda blanca, excepto que es causada por un patógeno bacteriano que puede detenerse con antibióticos e inhibidores de detección de quórum. "Se han identificado algunos supuestos patógenos, pero no sabemos qué bacteria causa la enfermedad", dice Vollmer.
La enfermedad de la banda blanca lleva el nombre del esqueleto de coral blanco desnudo que queda cuando se desprenden parches de tejido enfermo.
Los corales pueden parecer rocas o plantas, pero en realidad son animales relacionados con las anémonas de mar, dice Vollmer. Las colonias de coral están formadas por miles de pequeños animales llamados pólipos que capturan a sus presas mediante tentáculos urticantes. Vollmer dice que los corales formadores de arrecifes forman una simbiosis especial con las algas fotosintéticas que proporcionan alimento al animal coralino en forma de azúcares.
La relación simbiótica puede condenar a los corales sujetos al blanqueamiento térmico, cuando el aumento de la temperatura del agua estresa tanto al coral que expulsa las algas que proporcionan nutrientes de sus tejidos, lo que hace que el coral se vuelva completamente blanco.
¿Existe resistencia al blanqueo térmico?
Es posible que el aumento de la temperatura del mar esté relacionado con la enfermedad de la banda blanca, dice Vollmer.
"Si piensas en cómo funcionan las enfermedades, el estrés a menudo hace que los individuos sean más susceptibles a las enfermedades. Un gran factor estresante para los corales es el estrés por temperatura", dice.
"Nuestra próxima subvención de la NSF en realidad explorará los vínculos entre la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la temperatura. ¿Son los mismos conjuntos de genes? ¿Son conjuntos de genes diferentes?"
Es importante ayudar a los corales a sobrevivir al cambio climático para la formación de arrecifes que amortigüen la acción de las olas, sustenten las poblaciones de peces y atraigan dólares de los turistas, dice Vollmer.
Los arrecifes de coral tienen los ecosistemas más diversos aparte de los bosques tropicales, dice.
"Cuando ves un arrecife de coral, lo que parece roca son en realidad esqueletos de coral acumulados a partir de corales vivos o previamente vivos", dice Vollmer. "No hay arrecife de coral sin corales".
Los hallazgos se publican en la edición del 29 de septiembre de la revista Science: Genetics of coral resilience
