Las proteínas fluorescentes brillan en estos corales. Foto de Michael Lesser y Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Cualquiera que haya buceado o buceado en un arrecife de coral probablemente nunca olvidará los colores deslumbrantes y las formas de otro mundo de estas comunidades submarinas. Hogar de algunos de los puntos de vida silvestre más diversos del mundo, los arrecifes tienen un valor anual de $ 400 mil millones en dólares turísticos y en los servicios del ecosistema que brindan, como proteger las costas de las tormentas y proporcionar hábitat para los peces que comen las personas.
Sin embargo, es un hecho bien conocido que los arrecifes de coral en todo el mundo están en declive gracias a la contaminación y al rápido calentamiento de los océanos. Sin embargo, determinar cómo les está yendo a los arrecifes, y diseñar pasos para protegerlos, requiere una forma de medir con precisión su salud. Los investigadores tienden a depender de técnicas invasivas y dañinas para descubrir cómo se enfrentan los corales, o de lo contrario realizan verificaciones crudas para determinar la salud del arrecife basándose solo en el color del coral. Pero ahora, los científicos han anunciado un nuevo método para determinar la salud de los corales que se basa en medir la intensidad del brillo fluorescente de los corales.
Sí, resplandece. Los corales producen naturalmente proteínas fluorescentes que brillan de un verde espeluznante cuando se ven bajo una luz azul; casi todos los corales exhiben este fenómeno fisiológico.
"Este es el primer estudio que sigue la dinámica de la fluorescencia del coral y los niveles de proteínas fluorescentes durante el estrés por temperatura, y muestra que la fluorescencia del coral podría utilizarse como un indicador temprano del estrés del coral", dijo Melissa Roth, bióloga marina de la Universidad de California., Berkeley (anteriormente del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, San Diego), en un correo electrónico. "Debido a que la fluorescencia de los corales se puede medir de manera no invasiva en el campo, podría ser una herramienta importante para el manejo de los arrecifes", dijo. Roth y su colega Dimitri Deheyn describieron sus hallazgos esta semana en Scientific Reports .
El grado en que brilla un coral depende en gran medida de otro grupo de organismos, las algas dinoflageladas. Los corales son en realidad un conjunto simbiótico de sí mismos y estas algas dinoflageladas microscópicas: los dinoflagelados ayudan a los corales a alcanzar la nutrición, lo que a su vez alimenta el crecimiento de los arrecifes de coral. Los pequeños organismos también son responsables de dar a los corales su típico tono parduzco.
Pero los dinoflagelados pueden abandonar el barco debido a factores estresantes como el aumento de la temperatura, un fenómeno conocido como blanqueamiento de corales. Si se dejan solos sin la ayuda de su cubierta de dinoflagelado, la piel naturalmente blanca de los corales se vuelve visiblemente visible. El coral puede vivir un poco después de un éxodo de dinoflagelado, pero no por mucho tiempo. Si las algas no regresan, el coral morirá.
Sabiendo esto, Roth y Deheyn decidieron investigar cómo la fluorescencia del coral podría reflejar el estado actual de un coral y la relación de sus dinoflagelados. Eligieron usar Acropora yongei, un coral ramificado común, en sus experimentos, ya que a menudo es uno de los primeros corales que muestra signos de estrés y blanqueamiento en un arrecife. Sometieron corales individuales a una de dos configuraciones experimentales diferentes en su laboratorio. En algunos contenedores, aporrearon corales con agua fría, y en otros rociaron corales con agua caliente. Otro grupo de corales sirvió como control. Luego dejaron que los corales se conservaran en vinagre en sus aguas con temperatura regulada durante casi tres semanas.
Los investigadores encontraron una correlación clara entre el grado de blanqueamiento y la concentración de las proteínas fluorescentes de un coral, lo que a su vez determinó la fuerza de su brillo. En los primeros 4 a 5 días, la concentración de proteínas fluorescentes y el brillo de los corales tratados con frío y calor disminuyeron. Pero al final del experimento de 20 días, los corales estresados por el frío se habían aclimatado y recuperado a su nivel normal de fluorescencia. Los corales estresados por el calor, por otro lado, se blanquearon y comenzaron a brillar aún más fuerte, probablemente porque sus comunidades de dinoflagelado ya no bloquearon la fluorescencia subyacente del coral. Como una supernova antes del colapso final de una estrella, los corales envían un flujo constante de brillo intenso justo antes de su inevitable desaparición.
Las imágenes de los corales bajo luz blanca (paneles de la izquierda) y luz azul (paneles de la derecha) muestran cómo los corales sometidos a estrés por calor finalmente se blanquearon y aumentaron su brillo fluorescente al final del experimento. Foto de Melissa Roth, Informes científicos.
Después de la muerte, el resplandor se detiene. En un sistema de arrecife, el coral blanco como el hueso quedaría enmascarado gradualmente por una película de algas verdes que recubre las ruinas del organismo ahora fallecido.
Una vez que los corales comienzan a decolorarse, los conservacionistas o los administradores de la vida silvestre tienen pocas opciones para ayudar a los arrecifes a medida que comienzan a declinar y, a menudo, mueren. Pero si detectan el problema con anticipación, podrían intentar ayudar al coral con estrategias como sombrear con estructuras artificiales o sedimentos, agregar antioxidantes al agua o introducir dinoflagelados más abundantes, aunque faltan estudios científicos que validen estos posibles métodos de rescate.
Roth espera que este nuevo hallazgo se pueda utilizar para evitar el colapso de los arrecifes, sirviendo como una especie de canario en la mina de carbón para los corales en peligro. "Los gerentes podrían enfocarse en los corales más sensibles en un arrecife, como los corales ramificados, y buscar gotas rápidas de fluorescencia como un signo temprano de estrés", dijo Roth. Esto les daría una ventana de aproximadamente una semana para tomar medidas antes de que comience el blanqueo completo. "El blanqueamiento sería como un ataque al corazón", explicó. "Preferiría detectar signos de presión arterial alta u obstrucción de las arterias para tratar y evitar un ataque cardíaco".
Los gerentes que desean visualizar la salud de sus arrecifes pueden observar el brillo usando una linterna azul y un filtro amarillo sobre su máscara de snorkel, o pueden filmar el fenómeno con una cámara equipada con estas mismas características. Si los gerentes notan la caída inicial en el brillo del coral que indica un problema inminente, por ejemplo, tal vez se podrían tomar medidas inmediatas para tratar de rescatar el arrecife.
“Entonces, la idea es que podamos usar la fluorescencia de los corales como un indicador temprano de la salud de los corales antes del blanqueamiento, lo que podría dar tiempo a los administradores para hacer algo si quisieran tomar medidas para proteger el arrecife. Obviamente, eso puede ser difícil a gran escala ", explicó, y agregó que" a medida que los arrecifes se degraden, los pocos que nos quedan podrían protegerse de manera más agresiva ".
Se necesita más investigación sobre cómo estos hallazgos podrían aplicarse a otras especies de coral, escriben los autores. También esperan que los estudios futuros combinen la biología con la ingeniería para ayudar a diseñar un sistema de imágenes digitales que capture y cuantifique mejor la medida en que los corales cambian su brillo.
