Un nuevo trabajo de un equipo de células de Carnegie, biólogos genómicos y de desarrollo resuelve un antiguo misterio de la ciencia marina que podría ayudar a la conservación del coral. Los investigadores identificaron el tipo de célula que permite que un coral blando reconozca y absorba las algas fotosintéticas con las quemantiene una relación simbiótica, así como los genes responsables de esta transacción.
Su investigación innovadora se publica en Naturaleza .
Los corales son invertebrados marinos que construyen grandes exoesqueletos a partir de los cuales se construyen los arrecifes. Pero esta arquitectura solo es posible debido a una relación mutuamente beneficiosa entre el coral y varias especies de algas unicelulares llamadas dinoflagelados que viven dentro de las células de coral individuales.
"Durante años, los investigadores han estado tratando de determinar el mecanismo por el cual el huésped coralino puede reconocer las especies de algas con las que es compatible, así como rechazar otras especies menos deseables, y luego ingerir ymantenerlos en un arreglo simbiótico ", explicó el director de embriología de Carnegie, Yixian Zheng, quien, con sus colegas Chen-ming Fan, Minjie Hu y Xiaobin Zheng, realizó esta investigación.
Estos dinoflagelados son fotosintéticos, lo que significa que, al igual que las plantas, pueden convertir la energía del Sol en energía química. Una alga compartirá los azúcares que sintetiza con su huésped de coral, lo que a su vez proporciona a la alga los bloques de construcción inorgánicos de carbono que contiene.necesidades, así como fósforo, nitrato y azufre.
"Sin embargo, el calentamiento de los océanos debido al cambio climático está causando que muchos huéspedes de coral pierdan sus inquilinos de algas, junto con los nutrientes que proporcionan, un fenómeno llamado blanqueamiento", explicó el autor principal Hu ". Sin algas allí para aumentar suel suministro de alimentos, el coral puede morir. Esto hace que sea particularmente crítico entender el mecanismo simbiótico ahora, ya que las comunidades de coral están cada vez más en peligro ".
Sobre la base de la larga tradición de los biólogos de Carnegie de utilizar un enfoque de organismo modelo para estudiar procesos biológicos complicados, el equipo de investigación se propuso utilizar la Xenia de coral blando pulsante, plumosa, de color lavanda para revelar los tipos de células y las vías que orquestan elrelación simbiótica entre un coral y sus algas. Este conocimiento se puede aplicar para aumentar nuestra comprensión de otras especies de coral y permitir una mayor investigación sobre cómo estos ecosistemas frágiles están amenazados por el calentamiento de los océanos.
Aplicando una amplia gama de herramientas genómicas, bioinformáticas y de biología del desarrollo, los investigadores identificaron el tipo de célula que se requiere para que se produzca la relación simbiótica. Descubrieron que expresa un conjunto distinto de genes, que le permiten identificar,"tragar" y mantener una alga en un compartimento especializado, así como evitar que la alga sea atacada por su sistema inmune como un invasor extraño. Además, los investigadores mostraron que el proceso de absorción ocurre en cinco etapas, representando la etapa trescélulas maduras que albergan algas, y la etapa uno es la relación pre-simbiótica y la etapa cinco es la expulsión posterior al alga.
Mirando hacia el futuro, el equipo quiere comprender cómo el estrés ambiental afecta la progresión a través de las cinco etapas, y qué etapa es más crucial para la recuperación después de un evento de blanqueamiento, y los genes que funcionan en cada etapa.
A principios de este año, Zheng fue seleccionado como uno de los 15 científicos que recibieron una subvención de la Fundación Gordon y Betty Moore para apoyar la investigación sobre simbiosis en sistemas acuáticos. La fundación lanzó su Iniciativa de Simbiosis en Sistemas Acuáticos el año pasado. Líderes actuales y emergentes enLa investigación de simbiosis acuática, así como los científicos que aplicarán su profunda experiencia de otras áreas de la ciencia a la simbiosis acuática, fueron seleccionados de un grupo competitivo.
"El trabajo de la Dra. Zheng utilizando el coral blando, Xenia, es un ejemplo de cómo la investigación de sistemas modelo puede avanzar en nuestra comprensión de los procesos fundamentales en la naturaleza. Esperamos un descubrimiento continuo como parte de su premio de investigador de la Iniciativa de Simbiosis en Sistemas Acuáticos,"Dijo la Dra. Sara J. Bender, oficial de programas, Programa de Ciencias, Fundación Gordon y Betty Moore.
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Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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