Comprendiendo el Holobionte Coralino – Parte 3 (final)
En nuestras dos entregas anteriores vimos que el holobionte coralino es una comunidad de pequeños organismos, dinoflagelados, bacterias, virus y otros más que ya describimos y que viven en simbiosis con los corales.
También hemos conocido que para la buena salud de los corales se requiere un holobionte robusto y que lamentablemente, por falta de conocimiento o de información, en nuestro pasatiempo, podemos emprender acciones que afectan negativamente dicho holobionte.
Para terminar la entrega de esta serie de tres notas sobre el holobionte coralino hoy quiero enfocarme más en una visión holística, sea, cómo múltiples interacciones nos dan la belleza que disfrutamos en nuestros acuarios, una visión que ve cómo la microbiota, la zooxantela y el coral, este último, incluso pudiendo ser una comunidad de animales coloniales, millones de pólipos que interactúan con los millones de organismos que forman la microbiota y los millones de las algas zooxantelas y que, juntos, hacen posible la vida sana de nuestros hermosos corales en aguas oligotróficas, sea en aguas pobres en nutrientes. Si me lo permiten sería como querer pastar ganado en el desierto, pero gracias a estas relaciones tripartitas la vida asombrosa que conocemos es posible.
Empecemos por la zooxantela, como sabemos no hay un único tipo de zooxantela, sino diferentes clados de zooxantela endosimbiontes y como vimos en la nota dos, las bacterias en el holobionte también ayudan a regular la densidad y vida de la zooxantela por medio de su ciclo del nitrógeno, carbono orgánico y del fosfato .
De igual forma hemos visto, por las entregas anteriores, que también hay una diversidad en el microbioma del coral, tanto en el tejido del coral, su mucosidad, como en su esqueleto propiamente.
Como vemos al lado izquierdo de la Imagen A, la zooxantela le proporciona alimento al coral, como resultado de sus desechos metabólicos, básicamente azúcares que son esenciales en la dieta del coral en las aguas oligotróficas de los arrecifes coralinos.
Se estima que más del 80% del carbono y otros compuestos orgánicos fijados por la fotosíntesis son traslocados por la zooxantela al coral.
Cuando se da una disrupción de la zooxantela en el coral y esta lo abandona del todo o en parte, el coral vivirá un periodo de hambruna, lo pondrá débil y por tanto más expuesto o susceptible a diferentes problemas, entre ellos a los patógenos.
Al contar con menos energía el coral, por esa hambruna, la poca que le queda es redirigida para sobrevivir y por tanto, procesos como la regeneración de lesiones, creación de defensas contra depredadores, producto del desbalance energético, terminan casi siempre con la muerte del coral.
Las zooxantelas, para más fácil comprensión diremos se encuentran ubicadas en la epidermis del coral, en cada pólipo, propiamente en las células de la gastrodermis.
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Por otro lado, la microbiota, como hemos explicado en las dos notas anteriores le proporcionar al coral y a la zooxantela recursos necesarios por medio de los ciclos que explicamos, como son el del carbono, del nitrógeno y el azufre.
La zooxantela en su relación con el coral es susceptible a las altas temperaturas, estos organismos con esa alta temperatura reduce la captura de carbono y nitrato, pero también el microbioma se ve afectado con las altas temperaturas, se estima con ella también se da un proceso de estrés en el microbioma coralino que desencadena un aumento de bacterias no beneficiosas para el coral como las del género Vibrio (particularmente Vibrio shiloi y V. coralylliticus) que viven en el coral como parte de su holobionte y que al perderse el balance o equilibrio que tienen estas en el coral se multiplican mayormente.
Para ir resumiendo e integrando lo que hemos visto, en principio los corales satisfacen sus necesidades nutricionales utilizando tres sistemas separados: por un lado, al recibir los subproductos de la actividad fotosintética producidos por sus algas simbióticas, por otro lado, al recolectar partículas de materia orgánica usando sus tentáculos y finalmente por medio de absorción osmótica.
Veamos el primero, los productos fotosintéticos les proporcionan carbono y energía, pero no el nitrógeno necesario para sintetizar sus bloques construcción esenciales para la formación de proteínas, como lo son los aminoácidos, pero también las purinas, pirimidinas y aminoazúcares.
Las aguas oligotróficas, sea aquellas pobres en nutrientes, donde están los arrecifes coralinos, tienen muy pocas fuentes útiles de nitrógeno. Pero como explicamos en la nota dos, anterior, ahí las bacterias del holobionte coralino realizan su magia, por medio del ciclo del carbono, azufre y nitrógeno.
Con respecto al segundo sistema de alimentación por el cual los corales obtienen nutrientes, es decir, la captura de partículas orgánicas por medio de los pólipos, que como animales que son realizan la caza de sus presas, las bacterias también, probablemente, juegan un papel clave en el catabolismo de estos materiales. Tres de los compuestos orgánicos marinos más abundantes, la celulosa, el agar y la quitina, son degradados por bacterias.
Después de que las bacterias descomponen estos compuestos y se multiplican, algunas de estas bacterias pueden servir al mismo tiempo como alimento para el animal coralino, para el mismo pólipo. Por lo tanto, las bacterias de los corales pueden permitir que los corales obtengan energía de una mezcla compleja.
Además de un enorme potencial genético para producir enzimas degradantes, las cantidades relativas de diversas bacterias de degradación de los corales pueden cambiar rápidamente también a medida que cambia la fuente de alimento.
Por medio de sus pólipos, con la captura de esa materia orgánica, viva o procesada que les damos en el acuario, los corales pueden absorben las proteínas que necesitan, así como también aminoácidos no facilitados por las bacterias. También debemos tener claro que al dar nosotros comida a los peces y corales estamos ingresando artificialmente fuentes extras de carbono orgánico, nitrógeno y fósforo que no existen en el entorno natural y que impactan en las colonias bacterianas, la cuales, como señalé, pueden cambiar según cambien la fuente de alimento.
Pero no solo por la zooxantela (primer sistema de alimentación) y captura que hace el pólipo (segundo sistema) se alimenta el coral, este también lo hace por medio de un tercer sistema, que es por medio de su tejido, por medio de una absorción osmótica de elementos a través de su membrana celular y es por esta vía que pueden aprovechar los compuestos nitrogenados que produce nuestro acuario gracias a la actividad bacteriana, que está en todo el acuario como en el holobionte. También por esta absorción adquieren ácidos grasos, vitaminas y lípidos entre otros.
Decía hace unos momentos que los corales, en principio, satisfacen sus necesidades nutricionales por medio de los tres sistemas explicados, decía que en principio pues recientemente se viene aceptando otra opción que puede sostener al coral temporalmente durante el blanqueamiento y mientras recupera la zooxantela expulsada. Se trata de unas microalgas que viven en el holobionte coralino, propiamente en el esqueleto de muchos corales. Esta es una microalga filamentosas tipo Ostreobium que se estima evolucionaron conjuntamente con el coral y el simbionte Symbiodiniaceae. Esta microalga filamentosa Ostreobium puede proporcionar una fuente alternativa de energía al coral anfitrión durante el momento de blanqueamiento
Así que por lo explicado, el acuarista debe comprender que la buena nutrición del coral no solo se reduce a una relación con la zooxantela, claro, hablando de corales fotosintéticos. También como vimos las bacterias del holobionte coralino son fundamentales, tanto para el propio coral como para con las zooxantelas.
Si las bacterias del holobionte pueden regular la densidad de la zooxantela por medio de la disponibilidad que hacen del nitrógeno, debemos comprender lo que nosotros, sin prácticas informadas, podemos hacer cuando sobre dosificamos fuentes nitrogenadas, como los aminoácidos u otros alimentos para peces y corales y con ello creamos desequilibrios al ecosistema.
La buena administración que hacemos o lleguemos a hacer del nitrógeno y el carbono orgánico en el acuario es fundamental para la estabilidad del holobionte coralino.
Ahora bien ¿qué rol juega el fósforo para terminar esta triada en el holobionte coralino?
Los estudios han demostrado que el fósforo orgánico disuelto se puede utilizar con más eficiencia que el nitrógeno orgánico disuelto en la columna de agua. Los fosfonatos que contienen un enlace carbono-fósforo pueden constituir el 25% de la reserva de fósforo orgánico disuelto en los ambientes marinos y son muy importantes para las poblaciones de microbianas.
Dada la prevalencia del grupo fosfonato en compuestos de la membrana de coral se estima que la conversión de fosfonato es catalizada por la fosfonohidrolasa microbiana. Las bacterias asociadas al holobionte coralino como vimos contienen comunidades diferentes y diversas, donde encontramos esta fosfonahidrolasa.
Muchas bacterias que forman el holobionte están involucradas en el reciclaje (nitrógeno, azufre, carbono) y muchas tienen las enzimas para dividir los fosfonatos y usarlos como fuente de carbono y nitrógeno por lo que también podemos suponer que los corales no dependen directamente del suministro de fosfato presente en la columna de agua, pero cuidado, porque otros organismos y procesos de nuestro acuario sí y lo aclaro para que no se piense que tener fosfatos indetectables es lo correcto en nuestros ecosistemas cerrados.
Existen investigaciones que señalan que el enriquecimiento de los ambientes de los arrecifes con excesos de nutrientes inorgánicos disueltos son una amenaza para la sobrevivencia de los arrecifes coralinos por su simbiosis con la zooxantela, si bien la evidencia apunta a efectos negativos directos sobre la simbiosis, estos no son necesariamente son causados por el enriquecimiento de nutrientes en sí, sino por la falta de fósforo para el symbiodinium que puede ser causada por la alteración del equilibrio-balance de nitrógeno y fósforo.
En investigaciones realizadas, las muestras de corales usados fueron expuestos a proporciones desequilibradas en su relación de nitrógeno y fósforo a largo plazo y se encontró que el suministro insuficiente de fosfato interrumpió gravemente la simbiosis, se observó una pérdida de biomasa de coral, un mal funcionamiento de la fotosíntesis de algas zooxantela y blanqueamiento de los corales. Por el contrario, los corales toleraron un suministro insuficiente de nitrógeno a altas concentraciones de fosfato sin efectos negativos sobre la fotosíntesis del simbionte, lo que sugiere una mejor adaptación del coral a la restricción de nitrógeno.
Dado que nuestros corales evolucionaron para habitar un entorno naturalmente limitado de carbono orgánico y nuestros corales evolucionaron para controlar esta disponibilidad secretando moco, la adición imprudente de carbono orgánico, en un entorno confinado como lo es nuestro acuario, podría quebrar los equilibrios dentro del holobionte. Así como la presencia del nitrógeno y el fosfato.
Tasas altas de fosfatos pueden aumentar el crecimiento del coral, incluso hasta en un 9%, según investigaciones, pero esa alta tasa afecta seriamente la densidad esquelética del coral; por otro lado, aumentos importantes del nitrógeno pueden afectar la calcificación, incluso hasta en un 11% según investigaciones y ello a pesar de que se da un aumento la tasa de fotosíntesis.
Hoy día el acuarista cuenta con herramientas para no navegar a ciegas, no hay razón para no actuar informadamente y no hay razón para no tener en su adecuado equilibrio el carbono orgánico, el nitrógeno y fósforo.