La presente publicación es una traducción literal de la nota “Microheroes at the rescue of coral reefs” publicada en la revista digital Reefbites.com y cuyo enlace al original les comparto al final de la nota.
Personalmente me pareció muy interesante la investigación publicada y que no solo constituye una opción para combatir las enfermedades que hoy enfrentan los arrecifes coralinos sino algo prometedor para el futuro del acuarismo y problemas como la necrosis lenta o rápida que en oportunidades vivimos en nuestro pasatiempo.
Microhéroes al rescate de los arrecifes de coral
Escrito por Sara Gagliardi
Editado por Cassie Wilson
En mi primera publicación "El increíble mundo de los microorganismos asociados a los corales", hablábamos de la diversidad de microorganismos, especialmente bacterias, que viven en estrecha relación con los corales. Estos organismos desempeñan varias funciones clave entre el huésped coralino, como el suministro de energía (ciclo y producción de nutrientes), la defensa contra los patógenos (producción de antimicrobianos, ocupación del nicho, infección), el impulso de la metamorfosis, etc. Sin embargo, desde 1970, los arrecifes de coral han sufrido una disminución sustancial de sus poblaciones a nivel mundial debido al blanqueamiento y a los brotes de enfermedades, que son causados por un cambio en la composición de la comunidad microbiana asociada a los tejidos del coral. Estos cambios responden a factores de estrés tanto del medio ambiente -por ejemplo, el estrés térmico y la acidificación del agua- como de las actividades antropogénicas -por ejemplo, la contaminación del agua, el aumento de los gases de efecto invernadero, la sobrepesca o la destrucción física-. Algunos de los agentes conocidos de las enfermedades de los corales son Vibrio shilonii y V. coralliilyticus, que provocan la lisis de los tejidos de Oculina patagonica y Pocillopora sp, respectivamente (blanqueamiento bacteriano); Aspergillus sydowii (hongos), que provocan anillos de lesión púrpura que degradan los tejidos del octocoral (aspergilosis); y un tapete microbiano dominado por cianobacterias y bacterias reductoras de sulfuro, que provoca una banda de lesión negra/rojiza, anóxica y rica en sulfuro que conduce a la muerte de los tejidos del coral (enfermedad de la banda negra). A medida que aumenta la duración e intensidad de estos episodios de estrés, lo que probablemente incrementa la mortalidad de los corales, los investigadores intentan encontrar una solución para mejorar la resistencia y la capacidad de recuperación de los corales ante estas duras condiciones.
Figura 1: Corales enfermos que presentan signos de (a) blanqueamiento, (b) aspergilosis y (c) enfermedad de la banda negra.
Una idea fue propuesta por el Dr. Rosado (2019), quien decidió tratar las enfermedades de los corales manipulando las comunidades microbianas que viven en los tejidos de los corales. De hecho, al igual que se hace en tierra con la estrategia de agricultura sostenible llamada “smart farming” -donde se utilizan consorcios de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal como control biológico de patógenos y/o insectos de las plantas y mejoradores del desarrollo de las mismas-, las técnicas de ingeniería del microbioma se introdujeron por primera vez en entornos marinos. Los primeros intentos de manipular Microorganismos Beneficiosos para los Corales (BMC), definidos como simbiontes (específicos) que promueven la salud de los corales, se llevaron a cabo en acuarios. El día 9, los corales fueron infectados a 30°C (estrés térmico) con Vibrio coralliilyticus. La mitad de los especímenes fueron inoculados el día siguiente (día 10) con un consorcio de BMC, que incluía cinco cepas de Pseudoalteromonas sp., una de Halomonas taeanensis y otra de Cobetia marina, aisladas del coral encaje Pocillopora damicornis y del agua de mar que lo rodeaba. Para infectar a los corales huéspedes con las bacterias, se extrajeron fragmentos de los tanques y se colocaron en una placa de Petri, inoculados con el patógeno y/o el consorcio BMC
Figura 2: Coral Pocillopora damicornis en un acuario. Image de: https://jadwigamorska.pl/pocillopora-damicornis-purple-foto-22-10-2020-sklep-l4-i-rozmiar-6-cm.html
Los resultados mostraron que cuando los corales fueron infectados sólo con el patógeno, el blanqueo apareció rápidamente, causando la pérdida de pigmentación en los tejidos del coral. Sin embargo, si se inoculaba el consorcio de BMC, los tejidos no se blanquaban (véase la figura 2). Además, el consorcio de BMC evitó que las poblaciones de Vibrio invadieran y degradaran los tejidos del coral. Para ello, es probable que produjera antibióticos para acabar activamente con el patógeno y utilizara actividades catalíticas para proteger al coral de las especies reactivas de oxígeno producidas durante el progreso de la enfermedad, causando la muerte celular por estrés oxidativo. Además, la colonización de los tejidos de los corales por parte de las BMC excluye al Vibrio coralliilyticus, el patógeno, de la adhesión a los tejidos, con lo que se evita indirectamente el desarrollo de la enfermedad.
Figura 3: Respuesta de los corales a la introducción del patógeno Vibrio coralliilyticus sin tratamiento (izquierda) y con tratamiento (derecha) por inoculación de BMC a 30°C.
"Antes" (Before): corresponde al control temporal inicial (día 9), en el que se aumentó la temperatura y se iniciaron las inoculaciones.
"Después" (After) : corresponde al final del experimento (día 26). D# muestra la tasa de pigmentación. *Se muestran las fotografías originales. (Rosado et al., 2019)
A pesar de los importantes resultados, la técnica desarrollada por el Dr. Rosado no puede utilizarse en el medio natural. Sin embargo, los científicos han seguido estudiando varios métodos para inocular BMC en los tejidos de los corales. El último (que yo sepa) fue propuesto por el Dr. Assis en 2020. En sus investigaciones en el Centro de Investigación del Acuario Marino de Río de Janeiro (AquaRio), utiliza en su favor el carácter depredador de los corales para rastrear de forma natural los rotíferos alimentados con el consorcio de BMC elaborado por Rosado. En efecto, aunque los corales viven en simbiosis con muchos organismos que les ayudan a captar nutrientes, esta relación no es suficiente para su sustento. Su dieta requiere, entre otros, de rotíferos, que es un organismo comúnmente utilizado en la acuicultura por su fácil crecimiento y aporte de nutrientes. Además, los rotíferos se utilizaron para proporcionar un tratamiento probiótico al camarón blanco occidental. En su experiencia, la Dra. Assis obligó a los rotíferos a alimentarse del consorcio de BMCs después de hacerlos pasar hambre, lo que provocó una disminución de la tasa de digestión, acumulando así bacterias vivas en el intestino y la superficie de los rotíferos. Después, los rotíferos se introdujeron en el agua circundante de los corales, que empezaron a alimentarse libremente de ellos (puede ver un vídeo aquí).
Figura 4: El rotífero alimentado con el consorcio de BMCs (izquierda) y los pólipos de coral capturando los rotíferos en el agua circundante (derecha). (Assis et al., 2020)
Esta técnica presenta una forma prometedora de suministrar directamente bacterias con función beneficiosa a los corales amenazados en el océano. Sin embargo, aún queda por descubrir si el coral establece una simbiosis estable con las BMC entregadas, o si se trata de una relación temporal. Además, como dijo mi colega Fedra Herman, "la única manera de garantizar realmente la supervivencia de los arrecifes de coral a largo plazo es reduciendo nuestras emisiones de gases de efecto invernadero", ya que son los principales impulsores del blanqueamiento y las enfermedades de los corales. Para detener o incluso invertir el declive de las poblaciones de coral, es importante tomar medidas para reducir los factores de estrés ambientales y antropogénicos y aumentar la resistencia y resiliencia de los corales a las amenazas. En este sentido, la ingeniería del microbioma se presenta como una interesante herramienta que, además de restaurar las poblaciones locales de coral y seleccionar ejemplares resistentes al calor, podría salvar los arrecifes de coral de su declive.
La nota original en idioma ingles puede verse en este enlace: