Zoología de invertebrados

El ADN hace olas en la lucha por salvar los arrecifes de coral

Los arrecifes de coral albergan aproximadamente una cuarta parte de todas las especies marinas conocidas, lo que los convierte en algunos de los ecosistemas con mayor biodiversidad del planeta. Pero a medida que sus entornos se han vuelto menos amigables por el cambio climático en las últimas décadas, los corales están luchando por mantenerse saludables y mantener la vida que depende de ellos.

Ahora, gracias a una técnica emergente llamada ADN ambiental (eDNA), los investigadores del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian pueden apoyar los esfuerzos mundiales para comprender cómo los corales y las comunidades que dependen de ellos están respondiendo al cambio global de los océanos. Lo que encuentren podría ayudar a los científicos a comprender y anticipar las amenazas que enfrentan los arrecifes de coral.

“Esto ha abierto nuevas formas de ver las preguntas que no hemos podido hacer”, dijo Chris Meyer, zoólogo investigador y curador de invertebrados en el museo. “Puede darnos una comprensión increíblemente rica del océano y su respuesta al cambio”.

Coral-ing las amenazas sobre los corales

Los corales están formados por miles de pequeños organismos llamados pólipos que trabajan juntos para recolectar alimentos y construir un esqueleto fuerte. Pero los pólipos no pueden prosperar sin sus compañeros de habitación de algas fotosintéticas. Sus relaciones mutuamente beneficiosas con diferentes especies de algas les proporcionan importantes nutrientes, mientras que el coral les da a las algas un lugar seguro para vivir.

Pero cada relación enfrenta desafíos y las algas y los corales no son una excepción. La pareja está luchando con el calentamiento de las temperaturas del océano causado por el cambio climático.

“El aumento de las temperaturas hace que los corales de aguas poco profundas se ‘blanqueen’. Esto significa que las algas son expulsadas del tejido coralino ”, dijo Andrea Quattrini, zoóloga investigadora y curadora de Anthozoa en el Departamento de Zoología de Invertebrados del museo. “Aunque algunos corales pueden sobrevivir o recuperarse de estos eventos, a menudo provocan una mortalidad masiva”.

Al igual que sus homólogos de aguas poco profundas, los corales de aguas profundas también están combatiendo otro problema: la acidificación de los océanos. A medida que el dióxido de carbono ingresa a la atmósfera, el océano lo absorbe y se vuelve más ácido. El aumento de la acidez dificulta que los corales construyan su esqueleto. Sin un esqueleto fuerte, los arrecifes se vuelven vulnerables y débiles.

“A ciertas profundidades de los océanos, existe algo llamado Horizonte de Saturación de Aragonito. Por debajo de esta profundidad, los corales tienen dificultades para hacer sus esqueletos ”, dijo Quattrini. “La mayoría de los corales construyen arrecifes por encima de este horizonte, pero la disminución de los niveles de pH está provocando que el horizonte se vuelva menos profundo. Esto hará que sea muy difícil para los corales de aguas profundas construir sus esqueletos “.

Monitorear los arrecifes de coral y saber qué especies de coral viven y dónde viven ayuda a los investigadores a comprender qué especies están en riesgo por el aumento de la temperatura y la acidez. Ahora, los científicos tienen una forma menos dañina y más rentable de estudiar los arrecifes y los peligros potenciales que enfrentan.

Una biblioteca de muestras

Los estudios de ADN ambiental se basan en recolectar muestras, como agua o suelo, de un lugar para estudiar. Dentro de esas muestras hay partículas de ADN desprendidas de las especies que viven en el área, que los científicos pueden usar para detectar la flora y fauna local.

Para los corales, los investigadores recolectan muestras de agua o sedimentos de los arrecifes. Este método no requiere la recolección destructiva de los individuos, por lo que los corales se mantienen sanos e intactos. A continuación, las muestras se procesan o filtran para eDNA.

“Usamos tecnologías genómicas y un sofisticado trabajo de laboratorio molecular para hacer millones de copias de un código de barras de ADN en particular a partir de la extracción. Luego comparamos todos los códigos de barras de ADN con una biblioteca de referencia para ayudar a identificar qué ADN tenemos ”, dijo Quattrini.

Pero las identificaciones de eDNA son tan buenas como su biblioteca de referencia. Cuanto más grande y diversa sea la biblioteca, más precisas serán las identificaciones. Esta es la razón por la que los investigadores del Smithsonian están trabajando para construir una biblioteca de muestras ambientales capaz de proporcionar identificaciones precisas y a largo plazo.

“Nuestro objetivo final es caracterizar suficientemente todas las especies marinas en los EE. UU. Para que cuando alguien dentro de cinco o diez años tome una muestra ambiental, podamos identificar con confianza la especie detrás del eDNA que han recolectado”, dijo Meyer.

Los corales son difíciles de identificar usando solo la morfología, o los rasgos físicos, por lo que el eDNA complementa las encuestas al proporcionar una mirada molecular a las especies que viven en un área. También ayuda a los investigadores que intentan estudiar áreas difíciles donde el agua es demasiado profunda para bucear.

Con la ayuda de eDNA, los científicos pueden comprender mejor los efectos del cambio climático en los corales, predecir respuestas e informar los esfuerzos de restauración de arrecifes.

Reconstrucción con eDNA

Mantener los arrecifes saludables salvará la rica biodiversidad que albergan. El eDNA puede aportar información importante para lograr este objetivo, comenzando con la distribución de los corales o donde viven varias especies de corales. Las distribuciones y el ritmo del cambio en los ecosistemas monitoreados pueden indicar a los investigadores qué especies están más amenazadas por el cambio climático. Por ejemplo, los corales que solo viven en un lugar son más vulnerables que otros.

“La información que descubrimos puede ayudarnos a predecir qué especies o regiones necesitan más atención a la luz del cambio global de los océanos”, dijo Quattrini.

Pero las distribuciones pueden hacer más que decirles a los científicos qué especies o arrecifes están más amenazados. También puede informar los esfuerzos de restauración de arrecifes. Los arrecifes de todo el mundo ya están experimentando crisis de blanqueamiento y daños por acidificación, dejando franjas de corales blancos muertos.

Con el uso de eDNA, los científicos y administradores están comenzando a trasplantar corales y otras estructuras de arrecifes artificiales para ayudar a restaurar la salud del ecosistema de los arrecifes de coral. Los datos de las colecciones de eDNA pueden ayudar a establecer líneas de base para el monitoreo y la gestión continuos de estos ecosistemas.

Con el potencial de lo que el eDNA puede proporcionar en mente, Quattrini y Meyer continúan recolectando muestras y trabajando para convertir la biblioteca de referencia del Smithsonian en algo capaz de brindar respuestas en las próximas décadas.

“Estamos demostrando la increíble riqueza que permite el eDNA en nuestra comprensión del océano, no solo de los corales”, dijo Meyer. “Las bibliotecas de referencia que creamos van a sentar las bases para la próxima década de las ciencias oceánicas”.

La Clima en evolución La serie continúa el 20 de mayo cuando le mostraremos cómo los investigadores del Departamento de Zoología de Vertebrados del museo y la Estación Marina Smithsonian están estudiando el impacto del cambio climático en las pesquerías y las comunidades que dependen de ellas.

Clima en evolución: El Smithsonian es mucho más que sus exhibiciones y artefactos de renombre mundial. Es una organización dedicada a comprender cómo el pasado informa el presente y el futuro. Una vez a la semana, le mostraremos cómo los siete departamentos de investigación científica del Museo Nacional de Historia Natural toman lecciones del cambio climático pasado y las aplican al siglo XXI y más allá.

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