Es la primera vez que se descubre el papel de la rodopsina en la divergencia de los corales
Matías Gómez-Corrales, reciente doctorado en ciencias biológicas por la Universidad de Rhode Island, y su asesor, el profesor asociado Carlos Prada, han publicado un artículo revelando mecanismos clave en la especiación de los corales y proponiendo una nueva hipótesis sobre el origen de las especies en el océano.
Su nuevo estudio examina cómo se forman las especies de coral y contribuye a preguntas de larga data en la biología evolutiva sobre cómo se origina la biodiversidad marina.
El trabajo se basa en décadas de estudios ecológicos, reproductivos y evolutivos dirigidos por Nancy Knowlton, miembro de la Academia Nacional, y los investigadores pioneros y coautores Don Levitan y Mónica Medina, un legado que Gómez-Corrales y Prada continúan desarrollando.
Una mirada más cercana a los corales
Uno de los ejemplos más emblemáticos de mutualismo es la relación entre los corales formadores de arrecifes y las microalgas (dinoflageladas). Estos simbiontes captan luz y proporcionan a los corales más del 90 % de su energía mediante la fotosíntesis. Como resultado, tanto los corales como las algas ajustan su fisiología y morfología para mejorar el rendimiento en diferentes entornos de luz, como los que se encuentran a lo largo de gradientes de profundidad.
Aunque los corales y sus parientes cercanos carecen de ojos, pueden percibir la luz y lo hacen utilizando los mismos receptores de proteínas sensibles a la luz (rodopsina) presentes en los conos o bastones de los ojos humanos.
Imagen: El nuevo artículo da continuidad a una importante investigación que Gómez-Corrales y el profesor asociado Carlos Prada (en la imagen) coescribieron el año pasado. Prada actualmente estudia octocorales durante su año sabático. Crédito: Universidad de Rhode Island
Prada dice que su reciente investigación reveló un nuevo giro, descubriendo los mecanismos moleculares detrás de la especiación en el océano: "Descubrimos que los genes de opsina, los mismos genes responsables de la visión en los ojos humanos, juegan un papel clave en el impulso de este proceso".
La función de la rodopsina está bien establecida en peces adaptados a diferentes longitudes de onda en múltiples especies y zonas geográficas. Por ejemplo, una sola sustitución de aminoácidos en un gen de opsina en el arenque del Báltico ha evolucionado más de 20 veces de forma independiente en otras especies adaptadas a entornos de luz con desplazamiento al rojo.
Tradicionalmente, la especiación marina se ha atribuido a la rápida evolución de las proteínas de interacción espermatozoide-óvulo. Este estudio presenta una perspectiva complementaria, mostrando que las especies pueden divergir mediante la adaptación específica del hábitat a las señales luminosas que regulan el desove, y que las rodopsinas median estas señales e impulsan el aislamiento reproductivo en los corales. Esta fue la primera vez que se descubrió el papel de la rodopsina en la divergencia de los corales.
Este patrón de divergencia paralela podría ocurrir de forma independiente en los corales a medida que colonizan aguas con diferentes propiedades ópticas, lo que favorece la divergencia de la rodopsina, que impulsa la especiación.
Este mecanismo permitiría a los corales desarrollar aislamiento reproductivo mediante genes implicados en las señales de fototransducción que regulan la reproducción.
Imagen derecha: En los corales fotodependientes, la adaptación a regímenes de luz variables a lo largo de la profundidad ofrece oportunidades para la especiación. Crédito: M. Gómez-Corrales
Estudio de especiación
El estudio se basa en trabajos anteriores de Prada, quien propuso que la especiación en los corales se produce como resultado de la adaptación a vivir a diferentes profundidades y con diferentes ambientes lumínicos (especiación ecológica), un mecanismo que ha cobrado relevancia en las últimas dos décadas con ejemplos que abarcan desde plantas hasta vertebrados. Descubrir los mecanismos detrás del aislamiento reproductivo es fundamental para comprender este proceso.
Gómez-Corrales y Prada investigaron una reciente divergencia dentro de una especie común constructora de arrecifes del Caribe (Orbicella faveolata), donde los linajes divergieron hace aproximadamente 212.000 años a lo largo de un estrecho rango de profundidad en el agua, menos de 20 metros. El equipo demostró que las distribuciones relacionadas con la profundidad son comunes entre los linajes hermanos de corales dentro de la zona superior del océano, llena de luz solar.
Se centraron en la especie Orbicella, analizando los impulsores de la divergencia adaptativa y cómo los corales muestran detección ambiental, estudiando colonias de coral de Puerto Rico, Panamá, México y Florida. Su análisis indica divergencia entre las profundidades a través de la adaptación en diferentes entornos, destacando vías para aumentar la biodiversidad en el mar.
Los procesos reproductivos de los corales se desencadenan por la interacción de longitudes de onda de luz diferenciales, como la luz de la luna, los neuropéptidos (incluida la dopamina) y la variación de temperatura, que excitan los receptores de luz del coral. Al comparar genomas de linajes profundos y superficiales, el equipo de Gómez-Corrales demostró que los genes asociados con la detección ambiental en los corales evolucionan bajo una fuerte selección natural.
Imagen: Escenario propuesto para la adaptación ecológica a diferentes regímenes de luz a través de las profundidades en los linajes de Orbicella a través de la evolución de la opsina. Crédito: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65226-9
La diferenciación genómica entre linajes superficiales y profundos ocurre principalmente en proteínas que responden a la detección ambiental, lo que afecta las vías de señalización vinculadas a los ciclos reproductivos de los corales. Este patrón se repite a escalas macroevolutivas en otras especies acuáticas, como las medusas y las anémonas de mar, en las que los neuropéptidos, la luz y las variaciones de temperatura regulan la fisiología reproductiva.
Cabe destacar que descubrieron que los corales utilizan las mismas señales ambientales ligadas a los ciclos naturales para cronometrar su reproducción. Las especies de coral alteran su ritmo reproductivo mediante experimentos de manipulación de la luz y la temperatura, lo que sugiere un mecanismo común para ajustar la actividad reproductiva mediante la detección ambiental.
Dada la importante cantidad de evidencia que respalda la luz como la principal señal sensorial para el desove de los corales, Gómez-Corrales y Prada proponen que el momento diferencial del desove impulsado por diferentes percepciones de luz en las diferentes profundidades está ajustado por cambios en la expresión de genes similares a la rodopsina, lo que hace que los corales expuestos a diferentes entornos de luz perciban las señales de desove de manera diferente debido a la luz. Este proceso ocurre en todo el árbol coralino de la vida y en todas las cuencas oceánicas del mundo.
Comprender esta investigación llena un vacío clave en la comprensión de cómo se forman las especies de arrecifes, mostrando cómo la especiación, las interacciones de la luz y la ecología dan forma a la biodiversidad oceánica e informan las predicciones de los ecosistemas marinos bajo el cambio climático.
Prada dice que estudios como este resaltan por qué es tan importante comprender mejor las respuestas de los corales al calentamiento del océano y las formas en que los corales pueden adaptarse y aclimatarse a sus entornos, para resaltar los desafíos y las oportunidades para los esfuerzos de conservación y restauración en el futuro.
"Mi pasión por estudiar la especiación surge de la brecha entre la vasta biodiversidad de los arrecifes de coral y nuestra escasa comprensión de los mecanismos que generan y mantienen esta diversidad", añade Gómez-Corrales. "Descubrir los procesos evolutivos que configuran su diversificación nos proporciona importantes herramientas para contribuir a su conservación en el futuro".
La investigación se ha publicado en Nature Communications: Speciation across depth gradients in reef corals
