Investigación revela cómo dependen los arrecifes de formas de vida microscópicas
Una nueva investigación ha proporcionado ideas únicas a nivel genético sobre cómo colaboran los corales con sus socios microscópicos, incluidas las algas, las bacterias y las arqueas, para crecer y prosperar.
Está bien establecido que la relación simbiótica entre corales y algas es vital para la supervivencia de los arrecifes, según el autor principal Steven Robbins de la Universidad de Queensland, Australia.
"El ejemplo más sorprendente de esto es el blanqueamiento de los corales", explica, "donde los corales expulsan a sus compañeros simbióticos de algas debido a las altas temperaturas del agua. A medida que las algas producen la mayor parte de los alimentos del coral a través de la fotosíntesis, el coral morirá si las temperaturas no se enfrían lo suficientemente rápido como para permitir que se restablezca la simbiosis".
El equipo, en colaboración con investigadores de la Universidad James Cook, utilizó el análisis genómico para ver si el coral tenía relaciones igualmente importantes con otros microorganismos.
"Este es el primer estudio de este tipo que separa todo el material genético de un arrecife de coral sano y cada uno de los organismos microscópicos que viven en asociación con él", dice la coautora Lauren Messer, una tarea notoriamente compleja, según Robbins.
El equipo multidisciplinario recolectó muestras cuidadosamente seleccionadas de Porites lutea de la isla Orpheus, justo al norte de Townsville en Queensland, Australia, una especie de coral que crece abundantemente en toda la región del Indo-Pacífico.
Estos corales y sus algas asociadas tienen varios cientos de años y son más resistentes al calentamiento y al clima extremo que la mayoría, por lo que podrían proporcionar información sobre los mecanismos de supervivencia de los arrecifes.
Para separar el coral y todos los microorganismos, los investigadores utilizaron un procedimiento de filtración que normalmente se usa para secuenciar microbiomas marinos asociados con esponjas y con algoritmos informáticos de última generación, y lograron identificar 52 genomas bacterianos y de arqueas.
"Lo que el equipo pudo hacer es una emocionante primera vez para el campo", dice Robbins. "Es realmente innovador: este es el modelo para los corales y sus comunidades simbióticas".
Al verificar toda la biblioteca de genes con los que cada organismo tiene que trabajar, formularon la hipótesis de qué nutrientes necesita el coral pero no pudieron producir por sí mismos, luego investigaron cuál de los microorganismos produce esos nutrientes.
Su hallazgo clave fue que las bacterias y las arqueas parecen reciclar dentro del coral nutrientes como el carbono y el nitrógeno, proporcionando vitaminas y aminoácidos esenciales de los que depende el arrecife para crecer.
Imagen: Descripción esquemática de las interacciones entre todos los miembros del holobionte de P. lutea.
Messer dice que esto representa un cambio significativo en la comprensión actual de la simbiosis de los corales, ya que muchas de estas funciones se atribuyeron previamente a las algas, y señala de manera importante cómo el microbioma es importante para su supervivencia.
Estos organismos son "mucho más integrales para la salud del coral de lo que históricamente les hemos dado crédito", agrega Robbins.
Esto es crítico, dado que casi la mitad de todos los corales en la Gran Barrera de Coral, el organismo vivo más grande del mundo y uno de sus ecosistemas más ricos, murieron en 2016 y 2017, un escenario que es poco probable que se revierta si las emisiones de carbono permanecen en los niveles actuales.
Y no solo los corales están en riesgo, dice Robbins.
"Esa cifra no tiene en cuenta que los arrecifes de coral son compatibles con una gran cantidad de especies marinas que pueden desaparecer con los arrecifes: peces (Nemo y Dory), anémonas, cangrejos, esponjas, estrellas de mar", y más, explica. "A medida que perdemos los arrecifes, perdemos mucho más que los corales".
Siendo bioinformático, Robbins se sorprendió de visitarlos él mismo. "Creo que si no te preocupa salvar los arrecifes, no debes haberlos visto", dice. "Son asombrosamente hermosos y viven suficientes animales fascinantes para soportar décadas de documentales de Attenborough".
Los siguientes pasos incluyen investigar otras especies de corales. "Los corales pueden ser tan diferentes entre sí filogenéticamente y genéticamente como lo es un humano para un canguro", explica Robbins, "así que necesitamos hacer más estudios como este en diferentes especies y en otros importantes invertebrados de arrecife, como las esponjas".
Señalan que muchas de las especies microbianas que identificaron se encuentran en otras especies de coral, por lo que las lecciones aprendidas probablemente tendrán aplicaciones más amplias.
Robbins sugiere que incluso es posible cultivar algunas de las especies para informar los intentos de hacer un probiótico marino.
"Como científicos, estamos muy tristes por el reciente blanqueamiento masivo y las muertes a gran escala de corales en la Gran Barrera de Coral", dice Messer. "Esperamos que este conjunto de datos proporcione una base para futuras investigaciones que ayuden a los corales a sobrevivir al cambio climático global".
La investigación se publica en la revista Nature Microbiology: A genomic view of the reef-building coral Porites lutea and its microbial symbionts
