Mejor comprensión de las respuestas al estrés en la decoloración de los corales
Los arrecifes de coral se basan en la simbiosis de las microalgas con un animal calcificador para construir la infraestructura del arrecife. Sin embargo, el cambio climático amenaza ahora los arrecifes de coral de todo el mundo al provocar una disfunción simbiótica conocida como «decoloración del coral». Aunque los científicos saben que la decoloración es una respuesta específica de algunas especies a determinados factores estresantes, se han investigado poco las respuestas celular e intercelular subyacentes. Se sabe que intervienen el monóxido de nitrógeno (NO) y peróxido de hidrógeno (H2O2), pero, antes del proyecto financiado con fondos europeos DENOCS, no se habían investigado sus fuentes, su interacción ni su dinámica en los corales. DENOCS fue capaz de visualizar por primera vez la producción de NO específica a factores de estrés en una simbiosis intacta mediante cultivos tisulares de coral. Los experimentos mostraron que los factores de estrés que inducen la decoloración «típica» del coral iniciaron la producción de NO en el sitio de las microalgas. El equipo también observó que el estrés lumínico induce por sí solo la misma reacción.
Cuando se rompe la simbiosis
En condiciones de estrés ambiental, se rompe la simbiosis entre el huésped animal (cnidarios del orden «Scleractinia») y las microalgas «Symbiodiniaceae» que viven en sus tejidos. Cuando las microalgas son, o bien degradadas, o bien expulsadas, todo lo que se puede ver después es el esqueleto de coral decolorado, blanco, que está debajo del animal casi transparente. Si las condiciones de estrés no disminuyen, el coral muere. Las elevadas temperaturas de la superficie del mar junto con una alta luminosidad son los factores estresantes principales que dan lugar a la decoloración del coral. Sin embargo, distintas especies de microalgas pueden responder de forma diferente al estrés y algunos corales pueden modular su resiliencia intercambiando su simbionte microalgal con una especie más tolerante al estrés. DENOCS empleó la bioimagenología y la detección microambiental en corales sometidos a estrés para investigar si el coral animal o las microalgas son los principales productores de los radicales celulares (H2O2 o NO) en la respuesta de «decoloración». Al utilizar cultivos tisulares de coral (del coral «Fungia fungites») sometidos a estrés térmico y alta luminosidad en incubaciones a corto plazo (seis horas) y a largo plazo (veinticuatro horas), se pudo identificar la presencia y la ubicación de la distribución del NO dentro del tejido simbiótico en un microscopio confocal después de añadir un tinte fluorescente sensible al NO. El equipo determinó asimismo que las condiciones de falta de oxígeno podían estimular la producción de radicales celulares perjudiciales como el NO. Además, se descubrió que distintos cultivos microalgales («Symbiodinium microadriaticum» y «S. tridactnidorum») respondían de forma diferente al estrés por NO. «Cuando un coral alberga a “S. microadriaticum” y el animal libera NO como respuesta al estrés por elevada temperatura o luminosidad, se reducirá la productividad de su simbionte microalgal. Esto significa que se transferirá menos energía al huésped en comparación con un coral que alberga a un simbionte microalgal menos sensible al NO», explica Verena Schrameyer, la investigadora posdoctoral de DENOCS.
Gestión de arrecifes de coral
Los investigadores y los medios de comunicación destacan repetidamente la decoloración del coral como una de las consecuencias más devastadoras del cambio climático. El proyecto DENOCS ayuda a explicar más detalladamente lo que sucede y cómo algunos de estos mecanismos de estrés son similares a los de los animales superiores. «Al comprender mejor las respuestas al estrés nitrosativo y oxidativo en los corales, DENOCS contribuye a los esfuerzos por cuantificar los umbrales de concentraciones y posibles puntos de impacto para unas intervenciones más eficaces», declara Michael Kühl, coordinador del proyecto. Los avances tecnológicos de DENOCS podrían utilizarse para nuevos trabajos ecotoxicológicos. Las técnicas experimentales podrían, por ejemplo, emplearse para realizar estudios sobre la forma en que los contaminantes ambientales como los lixiviados plásticos u otros xenobióticos afectan a la producción de radicales celulares y sus umbrales críticos para el estrés en los corales.
Palabras clave
DENOCS, coral, cambio climático, factor de estrés, decoloración, biodiversidad, ecosistema, monóxido de nitrógeno, peróxido de hidrógeno, «Scleractinia», simbiosis, «Symbiodiniaceae», microalgas, bioimagenología, sensores
