17 octubre, 2011

Si eres un coral, es mejor que te mantengas alejado de las algas

coral-bleaching

Los corales son estructuras simbióticas sumamente complejas, compuestas tanto por animales del grupo de los cnidarios como por pequeños microorganismos fotosintéticos del grupo de las zooxantelas (algas dinoflageladas). Esta comunidad biológica tiene la peculiaridad de acumular el calcio disuelto en el mar para formar estructuras rígidas de formas características, la cual es usada por los biólogos marinos para poder clasificarlas.

En los últimos años, los investigadores han notado que las comunidades de corales —o arrecifes— se están reduciendo gradualmente. La principal causa es un fenómeno conocido como el blanqueamiento del coral [ver imagen de portada], en el cual las zooxantelas mueren o “rompen el contrato” con los corales porque estos ya no pueden suplirles de los componentes necesarios para poder vivir. Como consecuencia, los corales pierden su pigmentación y los nutrientes derivados de la fotosíntesis de sus compañeros simbiontes, muriendo irremediablemente.

Bruno et al. Ecology doi: 10.1890/08-1781.1 (2009)Los corales son sumamente sensibles a cualquier cambio en las condiciones de su entorno. El aumento de la temperatura de los mares a causa del calentamiento global, la acidificación de los océanos por el exceso de CO2 ambiental, los huracanes y ciclones, la sobre pesca y la eutrofización, son las principales causas de este fenómeno.

Por si fuera poco, a medida que los arrecifes de coral se reducen, las comunidades de macroalgas van ocupando su lugar empezando a dominar lo que antes era su territorio. Un claro ejemplo de este cambio de fase biológica se observó en los arrecifes jamaiquinos, los cuales en la década de 1970’s estaban cubiertos de un 40% a un 70% por corales y menos de un 10% por macroalgas. La sobre pesca y los huracanes que azotaron las costas caribeñas en la década de los 1980’s, invirtió estos porcentajes —ahora las macroalgas cubren el 90% de los arrecifes de Jamaica.

Estos fenómenos promueven una interacción más cercana entre las algas y los corales; sin embargo, el efecto que ejerce uno sobre el otro no está completamente entendido. Ciertos estudios sugieren que las algas tienen un efecto perjudicial sobre los corales, considerándolas como contribuidoras de su blanqueamiento.

En un estudio publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia (USA) liderados por el ecólogo Douglas Rasher y el Dr. Mark Hay demostraron que ciertas especies de algas liberan unas sustancias químicas hidrofóbicas que provocan el blanqueamiento del coral, reduciendo su capacidad de fotosíntesis y ocasionalmente causándoles la muerte, lo que explicaría por qué las comunidades de corales no se pueden regenerar en dichas zonas.

Los investigadores colectaron ocho especies comunes de macroalgas y tres especies de corales de los arrecifes de Fiji. Después de un periodo de aclimatación en el laboratorio, las pusieron en contacto unas con otras obteniéndose un total de 24 experimentos. Las algas y los corales estuvieron en contacto durante 20 días. Al cabo de este tiempo, Rasher y sus colegas observaron un blanqueamiento considerable de los corales y una reducción en la eficiencia de la fotosíntesis, en el 50% y 80% de los experimentos, respectivamente. Además, en la tercera parte de los tratamientos los corales habían muerto por completo.

Como estos efectos se observaban en zonas donde había un contacto directo entre el alga y el coral, los investigadores manejaban dos hipótesis: i) las algas desgastaban la superficie de los corales (abrasión) o, ii) las algas secretaban algún tipo de sustancia química perjudicial para el coral.

Para corroborar (o refutar) la primera hipótesis, Rasher y su equipo usaron una sustancia plástica inerte de consistencia y estructura similar a la de las algas y las pusieron en contacto con los corales esperando observar algún efecto abrasivo. Después de 16 días de experimentación, los investigadores no observaron nada extraño (no hubo ni blanqueamiento ni reducción de la eficiencia de la fotosíntesis). De esta manera, la hipótesis quedó descartada.

Entonces, el segundo paso fue extraer las sustancias hidrofóbicas secretadas por las algas. Una vez obtenido el extracto, éste fue embebido en el gel plástico usado en el experimento anterior y se puso en contacto con  los corales. Al cabo de 20 días, se observó claramente un blanqueamiento y una reducción de la eficiencia de la fotosíntesis en los corales, similar al obtenido como si se hubieran usado las algas directamente. Los extractos de las especies C. fastigiata y G. filamentosa fueron las que tenían el mayor efecto alelopático.

terpenosLas sustancias alelopáticas obtenidas de estas dos algas fueron purificadas y analizadas mediante técnicas cromatográficas. Los resultados arrojaron que se trataban de terpenos loliolides. Estos compuestos son hidrofóbicos, o sea tienen una bajísima solubilidad en el agua, lo cual facilita su retención en la interfase alga-coral. Estos terpenos no son liberados por la lisis de las células del alga, simplemente son secretadas a través de la superficie de su membrana celular y su efecto sólo se da cuando hay un contacto directo entre ellos.

No se sabe exactamente como evolucionaron estas sustancias en las algas, pero se cree que ya estaban presentes desde hace mucho tiempo atrás. Las algas usaban estos terpenos como un mecanismo de defensa contra microorganismos patógenos marinos. Por cosas del destino, estas sustancias también resultaron ser tóxicas para los corales, los cuales empezaron a entrar en contacto directo con las algas debido a su reducción durante las últimas décadas. Las algas se vieron favorecidas por esta coincidencia y por selección natural retuvieron esta característica. En otras palabras, los corales pueden ser unas víctimas fortuitas de la acción antimicrobiana de las algas.

Ahora queda por investigar el mecanismo de toxicidad de estos terpenos sobre los corales con el fin de desarrollar alguna estrategia que permita contrarrestar dicho efecto, para así poder regenerar las comunidades de corales, muy importantes para mantener el equilibrio y la diversidad biológica de los ecosistemas marinos.


Referencia:

ResearchBlogging.orgDouglas B. Rasher, E. Paige Stout, Sebastian Engel, Julia Kubanek, & Mark E. Hay (2011). Macroalgal terpenes function as allelopathic agents against reef corals Proceedings of the National Academy of Sciences doi:10.1073/pnas.1108628108

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