Delineando los secretos de la resistencia de los arrecifes de coral a las altas temperaturas oceánicas

Cuando Victoria Glynn llegó a Panamá para estudiar en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) los efectos de las temperaturas oceánicas extremas en los arrecifes de coral como becaria predoctoral en el laboratorio del profesor Rowan Barrett de la Universidad McGill, dibujó corales para explicar su trabajo a los niños. Ahora, sus ilustraciones ayudan a un público más amplio a comprender cuando explica cómo los corales de entornos oceánicos más variables pueden estar mejor equipados para sobrevivir al aumento de las temperaturas oceánicas que los corales de entornos más estables, en un artículo publicado en Current Biology.

Si se le pide a alguien que dibuje un coral, es posible que dibuje un bulto o una forma similar a las cornamentas de un ciervo, tal vez con algunos peces o conchas para ilustrar su entorno en el fondo marino. Pero los dibujos de Victoria son mucho más intrincados... porque los corales están formados por el animal coralino y su esqueleto; las algas simbióticas, para la captura de energía; y una multitud de diminutas bacterias... su microbioma... como el que tenemos en nuestros intestinos, responsable de muchas otras funciones. Los científicos lo denominan holobionte de coral, del griego «todo lo vivo».

"La mayoría de la gente sabe que nuestro microbioma intestinal desempeña un papel fundamental en nuestra salud, dependiendo de nuestra dieta y de los microbios que tengamos. En muchos aspectos, los corales no son tan diferentes", explica Victoria, ahora asociada posdoctoral en la Universidad de Vermont. "Su supervivencia está estrechamente ligada a su microbioma. Cuando explico cómo los corales se mantienen sanos a medida que cambia su entorno, espero que mis dibujos ayuden a ver lo complejos que son en realidad, y por qué es crucial tener en cuenta todos los organismos implicados: el animal coralino, sus algas simbióticas y el microbioma bacteriano."

Para sobrevivir, el coral y sus algas mantienen una estrecha relación, pero cuando el agua del océano se calienta demasiado, las algas suelen abandonar el barco, dejando sólo el esqueleto blanco del coral, un fenómeno llamado blanqueamiento del coral.

Victoria hizo su tesis doctoral en Panamá, en el marco del Proyecto Rohr de Resiliencia de los Arrecifes, dirigido por Sean Connolly, científico de STRI. La ubicación de STRI facilita el acceso de los investigadores al Pacífico Oriental Tropical, una zona oceánica que se extiende desde las islas Galápagos de Ecuador hacia el norte hasta las islas Cocos de Costa Rica. Se trata de un laboratorio natural perfecto para aprender cómo responden los corales a las temperaturas extremas.

Los científicos del proyecto aprovechan las gélidas corrientes oceánicas que salen a la superficie en el Golfo de Panamá para preguntarse si los corales que crecen allí son más resistentes a las temperaturas extremas que los corales de otros lugares donde las temperaturas no son tan extremas, y por qué. En este estudio se plantearon tres grandes interrogantes: ¿Cómo afectan las altas temperaturas oceánicas a la relación entre el animal coralino y su alga compañera? ¿Y a su microbioma bacteriano? ¿Y explican estas relaciones por qué algunos corales son más capaces de sobrevivir a altas temperaturas?

El grupo tomó muestras de corales coliflor (Pocillopora spp.) en el Golfo de Panamá (donde hay fluctuaciones anuales de temperatura) y en el Golfo de Chiriquí (cerca, pero con temperaturas más estables todo el año) y luego realizó un experimento para ver qué ocurre cuando suben la temperatura.

“Expusimos a los corales a un rápido estrés térmico en tanques en el yate y, a medida que subía la temperatura, tomamos muestras para poder extraer el ADN de los corales, sus algas y bacterias”, explica Victoria. “De este modo, obtuvimos información sobre las relaciones entre los corales y los distintos miembros de su microbioma a medida que subía la temperatura”.

Los corales en sí: Genéticamente, los corales de los dos sitios eran similares, lo que indica que deben dispersarse fácilmente a lo largo de la costa, mezclando diferentes poblaciones; pero las pocas diferencias genéticas entre los corales de los dos sitios pueden ser importantes. Los autores piensan que podría haber una selección diferencial en genes previamente asociados con la capacidad de resistir el estrés térmico, con más capacidad de resistir el estrés en los corales del Golfo de Panamá, más variable.

 Las algas: La dinámica de las algas les sorprendió. En experimentos anteriores, a altas temperaturas, los corales cambiaron a un género diferente de algas más tolerantes al calor, pero en este experimento, algunos corales mantuvieron su pareja algal original.

 Las bacterias: El microbioma bacteriano de los corales de ambos lugares se vio alterado por las altas temperaturas, entrando rápidamente en un estado similar al de la enfermedad. Pero en comparación con estudios anteriores en la Gran Barrera de Coral de Australia, los corales de ambos golfos tenían microbiomas menos estables a altas temperaturas.

Los experimentos australianos duraron más -de semanas a meses- y los corales experimentaron temperaturas ~4-5°C por encima de su temperatura máxima mensual media, que puede considerarse el promedio de temperaturas más altas experimentadas. En el experimento de Panamá, que duró menos de 24 horas, los corales estuvieron expuestos a 10.5°C por encima de sus temperaturas máximas mensuales medias, y los microbios asociados a los corales cambiaron a un estado más enfermo a unos 7.5°C por encima de las temperaturas medias más cálidas.

Para alterar la relación entre los corales y sus bacterias, se necesitaron temperaturas más altas que las que se necesitaron para estresar al propio animal coralino, lo que sugiere que, en el caso de los corales Pocillopora de Panamá, es más probable que un coral muera a altas temperaturas incluso antes de que su microbioma se vea gravemente afectado.

 En general: A las temperaturas más altas, los corales recolectados en el Golfo de Panamá, donde las temperaturas son más variables, soportaron mejor el calor. En cambio, los corales del entorno de temperatura estable tuvieron problemas cuando se calentaron.

Los hallazgos del equipo apoyan la idea de que los entornos naturalmente variables del Pacífico Oriental Tropical pueden contribuir a la mayor capacidad de estos corales para soportar el calor. Esto podría explicar por qué estos arreecifes fueron caapces de superarse tras el catastrófico episodio de El Niño Oscilación del Sur de 1982.

"Los arrecifes de coral sólo cubren el 0.1% de la superficie terrestre, pero albergan alrededor del 25% de toda la vida marina. Los arrecifes también proporcionan servicios críticos a más de mil millones de personas en todo el mundo, a través de la pesca, el turismo, la protección costera y la importancia cultural. A medida que aumenta la temperatura de los océanos, los arrecifes de coral se ven cada vez más amenazados", afirma Victoria. "Entender qué hace que algunos corales sean más resistentes al calentamiento de los océanos será esencial para orientar los esfuerzos de conservación, proteger a las comunidades costeras y salvaguardar la biodiversidad. Cuando pensamos en estos organismos complejos, tenemos que alejarnos del pensamiento bipartito y verlos como un todo integrado”, afirma Victoria. “Mi trabajo artístico me ayuda a hacerlo, y también me permite compartir mi amor por la belleza de la naturaleza y mi pasión por la conservación del mundo submarino".

La financiación del experimento CBASS corrió a cargo de la Fundación Mark y Rachel Rohr. La autora principal, Victoria Glynn, recibió apoyo adicional a través de una beca Fulbright de EE. UU. y una beca Vanier de posgrado de Canadá, que financiaron el trabajo molecular, el análisis de datos y la preparación del manuscrito. El Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, el NSERC y otros organismos también aportaron su ayuda.