¿Pueden las conexiones de algas ayudar a los corales a sobrevivir al cambio climático?

Lauren Howe-Kerr de Rice University, izquierda, y Adrienne Correa descubrieron que las algas simbiontes que se encuentran en los corales en la Polinesia Francesa pueden reproducirse a través de la mitosis y el sexo. Eso podría facilitar el desarrollo de algas que protegen mejor a los arrecifes de coral de los efectos del cambio climático. Crédito: Brandon Martin / Rice University

El descubrimiento de los biólogos del arroz se puede utilizar para ayudar a los arrecifes afectados por el clima a sobrevivir por ahora.

Un tiempo un poco más sexy para los simbiontes podría ayudar a los arrecifes de coral a sobrevivir a las pruebas del cambio climático. Y eso, a su vez, podría ayudarnos a todos.

Investigadores de la Universidad de Rice y del Instituto Español de Oceanografía ya conocía la importancia de las algas conocidos como dinoflagelados para la salud de los corales a medida que los océanos se calientan, y ahora han confirmado que las diminutas criaturas no solo se multiplican al dividirse por la mitad, sino que también pueden reproducirse a través del sexo.

Eso, según la bióloga marina de Rice Adrienne Correa y la estudiante graduada Lauren Howe-Kerr, abre un camino hacia la reproducción de cepas de simbiontes dinoflagelados que sirven mejor a sus socios de coral.

Los dinoflagelados no solo contribuyen a los impresionantes esquemas de color de los corales, sino que también ayudan a alimentar a sus anfitriones al convertir la luz solar en alimento.

“La mayoría de los corales pétreos no pueden sobrevivir sin sus simbiontes”, dijo Howe-Kerr, “y estos simbiontes tienen el potencial de ayudar a los corales a responder al cambio climático. Estos dinoflagelados tienen tiempos de generación de un par de meses, mientras que los corales solo pueden reproducirse una vez al año.

“Entonces, si podemos lograr que los simbiontes se adapten a las nuevas condiciones ambientales más rápidamente, podrían ayudar a los corales a sobrevivir a las altas temperaturas también, mientras todos abordamos el cambio climático”.

En un estudio de acceso abierto en Nature’s Informes científicos, escribieron que el descubrimiento “prepara el escenario para investigar los desencadenantes ambientales” de la sexualidad simbionte “y puede acelerar la evolución asistida de un simbionte coralino clave para combatir la degradación de los arrecifes”.

Coral protegido por dinoflagelados

Un coral del tipo estudiado por los científicos de la Universidad de Rice está protegido por dinoflagelados (recuadro), algas que convierten la luz solar en alimento para alimentar y proteger los arrecifes. El estudio mostró que las algas pueden reproducirse a través del sexo, abriendo un camino hacia la evolución acelerada de cepas que pueden proteger mejor al coral de los efectos del cambio climático. Crédito: Recuadro de Carsten Grupstra / Rice University; imagen de coral de Andrew Thurber / Oregon State University

Para comprender mejor las algas, los investigadores de Rice contactaron a Rosa Figueroa, investigadora del Instituto Español de Oceanografía que estudia los ciclos de vida de los dinoflagelados y es la autora principal del estudio.

“Le enseñamos sobre el sistema coral-algas y ella nos enseñó sobre el sexo en otros dinoflagelados, y formamos una colaboración para ver si podíamos detectar el sexo simbionte en los arrecifes”, dijo Howe-Kerr.

“En conjuntos de datos genómicos de dinoflagelados de coral, los investigadores verían todos los genes que los simbiontes de coral deberían necesitar para reproducirse sexualmente, pero nadie había podido ver las células reales en el proceso”, dijo Correa, profesor asistente de biociencias. “Eso es lo que tenemos esta vez”.

El descubrimiento sigue al muestreo en los arrecifes de coral en Mo’orea, Polinesia Francesa, en julio de 2019 y luego a la observación de las algas a través de microscopios confocales avanzados que permiten una mejor visualización de las estructuras tridimensionales.

Célula de tétrada de dinoflagelados

Una tétrada de dinoflagelados que pronto se dividirá en cuatro células separadas, capturada por científicos de la Universidad de Rice a través de un microscopio confocal. Los cuatro núcleos de la célula están representados en rojo. Investigadores en Rice y en España determinaron a partir de experimentos que estos simbiontes, tomados de una colonia de coral en Mo’orea, Polinesia Francesa, son capaces de reproducirse tanto por mitosis como por vía sexual. Crédito: Correa Lab / Rice University

“Esta es la primera prueba de que estos simbiontes, cuando están secuestrados en células de coral, se reproducen sexualmente, y estamos emocionados porque esto abre la puerta para descubrir qué condiciones pueden promover el sexo y cómo podemos inducirlo”, Howe- Dijo Kerr. “Queremos saber cómo podemos aprovechar ese conocimiento para crear más variación genética”.

“Debido a que la descendencia de las algas en división solo hereda ADN de su única célula madre, son, esencialmente, clones que generalmente no se suman a la diversidad de una colonia. Pero la descendencia del sexo obtiene ADN de dos padres, lo que permite una adaptación genética más rápida ”, dijo Correa.

Las poblaciones de simbiontes que se vuelven más tolerantes al estrés ambiental a través de la evolución beneficiarían directamente a los corales, que protegen las costas de las tormentas y la escorrentía asociada.

“Estos esfuerzos están en curso para tratar de criar corales, simbiontes y cualquier otro socio para hacer posibles las colonias más resistentes al estrés”, dijo Correa. “Para los simbiontes de coral, eso significa cultivarlos bajo condiciones estresantes como altas temperaturas y luego propagar los que logran sobrevivir.

“Después de generaciones sucesivas, seleccionaremos cualquier cosa que no pueda tolerar estas temperaturas”, dijo. “Y ahora que podemos ver que hay sexo, podemos hacer muchos otros experimentos para aprender qué combinación de condiciones hará que el sexo ocurra con más frecuencia en las células. Eso producirá simbiontes con nuevas combinaciones de genes y, con suerte, algunas de esas combinaciones corresponderán a la termotolerancia u otros rasgos que queramos. Luego, podemos sembrar bebés de las especies de coral que albergan esa diversidad de simbiontes y usar esas colonias para restaurar los arrecifes “.

Referencia: “Evidencia directa de sexo y una hipótesis sobre la meiosis en Symbiodiniaceae” por RI Figueroa, LI Howe-Kerr y AMS Correa, 22 de septiembre de 2021, Informes científicos.
DOI: 10.1038 / s41598-021-98148-9

La investigación contó con el apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación de España y el Proyecto de la Comunidad Europea (DIANAS-CTM2017-86066-R), una Beca Lewis y Clark de la American Philosophical Society, una Beca de Estudios Extranjeros Wagoner, la National Science Foundation (1635798 ) y una beca de investigación de carrera temprana del Programa de Investigación del Golfo de la Academia Nacional de Ciencias (2000009651).


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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