Arrecifes de coral: Estrategias para resistir al cambio climático

En biología, cuando los organismos cooperan para subsistir, se dice que tienen una relación simbiótica. Existen varios ejemplos comunes para ilustrar lo que esto significa; desde las abejas que polinizan las flores a cambio de alimento, hasta los hongos que se encuentran en las raíces de algunos árboles y que les permiten capturar nutrientes, como el nitrógeno que se encuentra en la tierra de los bosques. Los arrecifes de coral son otro ejemplo, ya que han prosperado durante millones de años en sus entornos de aguas oceánicas poco profundas debido a sus asociaciones únicas con las algas que viven en sus tejidos. Los corales proporcionan un refugio seguro y dióxido de carbono, mientras que las algas simbiontes les proporcionan alimento y oxígeno producido por la fotosíntesis.

Ahora, estudiando los corales Orbicella annularis y Orbicella faveolate en el sur del Caribe, los investigadores del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB) han mejorado nuestra capacidad para visualizar y rastrear estas interacciones simbióticas y su importancia frente al calentamiento global, ya sea en las temperaturas de la superficie del mar y en sus profundidades.

“Los corales son uno de los organismos más resistentes del planeta”, dijo Mayandi Sivaguru, coautora principal del estudio y subdirectora de instalaciones centrales del IGB. “Han sobrevivido a edades de hielo, condiciones de invernadero sin hielo y todo lo demás que el planeta les ha lanzado”.

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A pesar de su capacidad para resistir todos estos eventos, los arrecifes de coral son lo suficientemente sensibles como para servir como indicadores del cambio climático y la salud de los océanos. Por ejemplo, cuando aumenta la temperatura de la superficie del mar o la acidez del agua de mar, los corales expulsan sus algas asociadas, un fenómeno llamado blanqueamiento de los corales, que convierte a los corales de verde a blanco. Para comprender por qué ocurre el blanqueamiento, es importante visualizar cómo interactúan los corales con sus algas asociadas.

Anteriormente, los investigadores tenían que pelar la piel de los corales y colocar las muestras en una licuadora para estudiar sus algas simbióticas asociadas. En su lugar, el estudio actual utiliza una técnica no invasiva. “Recolectamos pequeñas muestras de corales en el arrecife viviente, las llevamos de regreso a Illinois y las miramos bajo el microscopio sin más procesamiento. La microscopía de dos fotones nos permite observar su estructura tridimensional y determinar cuántas algas y qué biomoléculas están presentes “, dijo Sivaguru. La espectacular técnica utiliza luz para escanear tejidos vivos, lo que permite a los investigadores mantener los corales en su estructura de crecimiento original.

Comparación de la distribución del cromatóforo, verde, y la distribución de las algas, rojo, en O. faveolata utilizando microscopía de barrido láser de dos fotones 3D. | Crédito: El laboratorio de Bruce Fouke

Los investigadores utilizaron estos nuevos métodos para comparar los simbiontes en dos contextos ambientales. El primero fue de agua de mar poco profunda a más profunda y el segundo fue entre cambios estacionales de cálidos a fríos en las temperaturas de la superficie del mar. “Además de analizar el número de simbiontes en los tejidos del coral, que los corales pueden alterar, también rastreamos cambios simultáneos en el moco y las biomoléculas producidas por los corales, algunos de los cuales sirven como bloqueadores solares naturales”, dijo Sivaguru.

Los estudios de microscopía revelaron que los corales de aguas poco profundas tienen concentraciones de algas más bajas y producen niveles más altos de cromatóforos, que son biomoléculas que protegen a las algas del daño de la luz solar. Por otro lado, los investigadores encontraron el patrón opuesto en los corales de aguas más profundas. Estos corales reciben menos luz solar y, por lo tanto, requerirían más algas para mantenerse al día con la demanda fotosintética. Durante los cambios estacionales de temperatura de la superficie del mar, el agua más cálida provocó una disminución de la producción de moco y concentraciones de algas, pero un aumento de la fotosíntesis y el crecimiento del esqueleto de coral. Por el contrario, las aguas más frías provocaron el efecto contrario.

“Hemos combinado los resultados de este estudio para identificar los mecanismos universales de biomineralización que se encuentran entre el agua, los microbios, los organismos vivos y las rocas”, dijo Lauren Todorov, coautora principal. “Este estudio nos ha permitido establecer una comprensión integral del sistema coralino, así como establecer conexiones con la formación de capas de roca en otros sistemas, como aguas termales, acueductos romanos e incluso cálculos renales humanos”.

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“Este proyecto requirió varios años para completarse y requirió prácticamente todos los microscopios disponibles en las instalaciones principales del IGB. Es importante destacar que nuestro equipo de investigación incluyó a varios estudiantes que trabajaron en el proyecto comenzando en la escuela secundaria y continuaron como parte de su investigación de pregrado y posgrado en instituciones en todo Estados Unidos. Esto incluyó trabajo de campo en Curazao y también trabajo en el IGB “, dijo Bruce Fouke (BCXT), profesor de geología y microbiología en el IGB.

Es importante señalar que, a pesar de esta increíble capacidad de adaptación, los arrecifes actualmente se encuentran en riesgo en buena parte del mundo. Los niveles de deterioro ambiental que se están generando por la actividad humana, son tan extremos y acelerados que la resiliencia de los arrecifes está a prueba como nunca antes, por lo que es urgente crear programas de conservación para la vida marina y sobre todo hacer respetar los ya existentes.

Con información de Phys.org | Traducción del Colectivo Alterius