Reconstruyen la historia evolutiva de los corales pétreos durante los últimos 460 millones de años
A pesar de cubrir solo una pequeña fracción de la superficie terrestre, los arrecifes de coral albergan a más de una cuarta parte de todas las especies marinas. Estos ecosistemas están formados principalmente por corales pétreos, un grupo diverso de organismos que crean robustos esqueletos a partir de carbonato de calcio, el compuesto que forma la tiza.
Muchos corales formadores de arrecifes residen en aguas poco profundas y soleadas de los trópicos. Pero los corales pétreos también habitan en las profundidades más oscuras del océano, formando arrecifes resilientes que sirven como hábitats cruciales para otros habitantes de las profundidades.
Una nueva investigación revela que las poblaciones de corales de aguas profundas fueron cruciales para la supervivencia del grupo cuando los arrecifes poco profundos se encontraron en aguas calientes varias veces durante los últimos 460 millones de años.
El trabajo, dirigido por investigadores del Museo Nacional de Historia Natural y del Centro de Biología Marina de la Universidad de São Paulo en Brasil, arrojó la historia evolutiva más completa de los corales pétreos hasta la fecha, arrojando luz sobre cómo evolucionaron estos ingenieros del ecosistema y cómo podrían desenvolverse en el futuro.
"Descubrimos que los corales pétreos sobrevivieron en refugios de aguas profundas y recuperaron su colonialidad y relaciones simbióticas varias veces tras estas extinciones", afirmó Claudia Francesca Vaga, investigadora postdoctoral del museo y autora principal del artículo. Sin embargo, Vaga subraya que los arrecifes de coral pétreos pueden tardar potencialmente millones de años en recuperarse y volver a aguas poco profundas, enfatizando la importancia de conservar en el presente estos ecosistemas en riesgo.
Imagen derecha: Claudia Francesca Vaga sostiene un ejemplar de coral de la colección de zoología de invertebrados del museo. Claudia Francesca Vaga, NMNH
Los corales pétreos pertenecen al orden taxonómico Scleractinia. Algunas especies viven como corales solitarios o pólipos, mientras que muchas forman extensas colonias que pueden contener millones de corales individuales. Estas colonias de corales proporcionan hábitat a miles de especies marinas. También benefician a las comunidades humanas locales al proporcionar alimentos, protección contra las tormentas costeras y beneficios económicos a través del ecoturismo y la pesca saludable.
Los arrecifes de coral de todo el mundo están actualmente amenazados por el calentamiento y la acidificación de los océanos. A medida que sube la temperatura global de la Tierra y el agua de mar absorbe más dióxido de carbono de la atmósfera, los océanos del planeta se vuelven menos hospitalarios para los corales pétreos, lo que les dificulta formar esqueletos calcificados y retener algas zooxantelas simbióticas, organismos fotosintéticos unicelulares que aprovechan la energía del sol.
Los antiguos corales experimentaron condiciones ambientales similares en el pasado remoto. Sin embargo, comprender cómo los corales pétreos sobrevivieron a estos eventos catastróficos ha resultado difícil. Una de las principales razones es que las filogenias, o árboles evolutivos, de Scleractinia estaban en gran parte incompletas.
Aproximadamente la mitad de todas las especies de corales pétreos se encuentran en las profundidades marinas, pero los datos disponibles están muy sesgados hacia las especies de aguas poco profundas, a las que es más fácil acceder, recolectar y estudiar.
Imagen: Un grupo de corales no formadores de arrecifes de la familia Rhizangiidae, fotografiado frente a la costa de Brasil. Marcelo Visentini Kitahara
"Nos faltaba un árbol evolutivo sólido que tuviera datos a nivel genómico de especies de coral de aguas profundas y poco profundas", dijo Vaga, quien estudia la evolución y taxonomía de los corales pétreos y sus parientes.
Vaga comenzó a completar esta información faltante mientras cursaba su doctorado en la Universidad de São Paulo. En colaboración con su asesor, Marcelo Visentini Kitahara, científico del Centro de Biología Marina y autor principal del nuevo artículo, Vaga extrajo material genético de especímenes de coral y secuenció el ADN de diversas especies de aguas profundas y poco profundas. Vaga continuó los análisis cuando llegó al Smithsonian en 2022 para trabajar con el zoólogo investigador Andrea Quattrini, curador de corales del museo y otro coautor del nuevo artículo.
En total, el equipo recopiló material genético de 274 especies de corales pétreos que representaban casi todas las familias del orden Scleractinia. Entre ellas, se encontraban los corales copa, un subconjunto de especies que viven como pólipos solitarios en lugar de formar colonias. La colección del museo contiene un gran conjunto de corales copa gracias a décadas de investigación y recolección de Stephen Cairns, curador emérito del museo, quien también es coautor del nuevo artículo.
El equipo analizó este extenso conjunto de datos moleculares para determinar la relación entre los diferentes linajes de corales pétreos y determinar cuándo divergieron. El resultado fue un árbol detallado que ilustra la evolución de los corales pétreos a lo largo del tiempo.
El árbol reveló que el último ancestro común de todos los corales pétreos vivió hace unos 460 millones de años, durante el Ordovícico. Los primeros precursores de los corales modernos fueron pólipos solitarios que coexistieron con una diversa colección de moluscos, trilobites y peces ancestrales.
Imagen: El fósil de un coral cuerno extinto (Streptelasma trilobaturn) de Canadá, que data del Ordovícico, época en la que el coral pétreo entró en la escena evolutiva. Museo Nacional de Historia Natural.
Estos solitarios corales no estaban adheridos al fondo marino y vivían tanto en aguas profundas como superficiales. Hace unos 300 millones de años, algunos corales recolectaban fragmentos planctónicos de algas y comenzaron a utilizar los organismos fotosintéticos para producir energía. El surgimiento de esta nueva relación simbiótica con las algas desencadenaría un período de diversificación de los corales en aguas poco profundas.
A medida que se diversificaron los corales pétreos, los océanos que los rodeaban cambiaron drásticamente. Hace entre 250 y 200 millones de años, una perturbación climática y una extinción masiva diezmaron los ecosistemas marinos y exterminaron a otros grupos de corales. Durante la era Mesozoica, se produjeron períodos de fluctuación ambiental, en los que se desplomaron los niveles de oxígeno en el agua. Estas condiciones mortales, conocidas como eventos anóxicos oceánicos (OAE), parecen haber sido particularmente devastadoras para los ecosistemas de arrecifes en aguas poco profundas.
Sin embargo, el conjunto de datos evolutivos reveló que muchos linajes de aguas profundas eran resilientes a los OAE, probablemente debido a su capacidad de sobrevivir en duras condiciones. Una vez superado el desastre ambiental, algunos de estos linajes abandonarían sus refugios en las profundidades marinas y colonizarían aguas someras. Cuando la siguiente catástrofe climática arrasara las aguas poco profundas, otra ronda de corales resistentes se aventuraría desde las profundidades.
Imagen: Conocidos popularmente como corales cerebro por su forma y textura acanalada, los corales de la familia Mussidae son vulnerables a amenazas climáticas como el blanqueamiento. Marcelo Visentini Kitahara
La capacidad de los corales pétreos de aguas profundas para adaptarse repetidamente a aguas poco profundas se vio favorecida por las algas simbióticas. Los investigadores descubrieron que varios linajes de corales pétreos desarrollaron la capacidad de utilizar algas fotosintéticas en diferentes momentos.
El equipo también descubrió que los linajes de corales pétreos también han desarrollado repetidamente la capacidad de formar colonias, lo que hace posible que las especies solitarias en las profundidades marinas formen arrecifes a medida que se mueven cerca de la superficie.
"Los corales se han extinguido en el pasado, y algunos de los rasgos que consideramos característicos de los arrecifes de coral, como la colonialidad o la simbiosis, se han perdido", afirmó Quattrini. "Pero muchos de estos linajes pueden recuperarlos".
Basándose en el conjunto de datos evolutivos, el equipo concluyó que las antiguas condiciones anóxicas parecen haber tenido un mayor impacto en los corales pétreos que el aumento de las temperaturas. Vaga enfatiza que las futuras investigaciones deberían examinar el impacto de las zonas de bajo oxígeno en los corales pétreos. Los hallazgos podrían influir en las iniciativas de conservación de los corales.
"La mayoría de quienes trabajan en la conservación de los corales se centran en los impactos del aumento de las temperaturas", dijo Vaga. "Casi nunca se oye a la gente preocuparse por el nivel de oxígeno en las aguas".
Imagen: Hoy en día, los arrecifes de coral proporcionan hábitat y alimento a diversas especies marinas. También son importantes para los humanos, ya que protegen y sustentan a las comunidades costeras de todo el mundo. Marcelo Visentini Kitahara
Si bien los hallazgos son alentadores en cuanto a la supervivencia de los corales pétreos durante millones de años, es crucial proteger los arrecifes de coral en el presente si se pretende que estos vitales ecosistemas persistan en el futuro en escalas de tiempo humanas.
"Los arrecifes de coral poco profundos corren el riesgo de desaparecer, como ha ocurrido en el pasado", afirmó Quattrini. "Quizás puedan volver a evolucionar miles o millones de años después, pero estos ecosistemas podrían verse muy diferentes en el futuro y podrían no sustentar a las personas y especies que dependen de ellos hoy en día".
La investigación se ha publicado el mes pasado en la revista Nature: A global coral phylogeny reveals resilience and vulnerability through deep time
