Los arrecifes coralinos dependen de las comunidades microbianas ya que son componentes indispensables para su salud y resiliencia

Los arrecifes coralinos dependen de las comunidades microbianas ya que son componentes indispensables para su salud y resiliencia

Tomado de: http://rebloggy.com/post/gif-nature-ocean-coral-reefs/81001401519

“La comunidad microbiana es fundamental para el funcionamiento y la salud de los arrecifes coralinos. Comprender cómo el estrés ambiental afecta a las comunidades microbianas y sus procesos nos permitirá predecir mejor la resiliencia de los arrecifes durante los cambios en el ciclado de nutrientes y en la epidemiología de las enfermedades”

Los arrecifes coralinos son ecosistemas complejos que no solo abarcan especies coralinas, también incluyen esponjas, moluscos, crustáceos, equinodermos, foraminíferos y otros organismos. Indagando más, estos diversos ecosistemas poseen comunidades microbianas que contienen bacterias, archaeas, virus, hongos y algas. La mayoría de seres vivos presentes en el arrecife son microorganismos, ya que hay miles de millones de bacterias en un mililitro de agua y se encuentran en los sedimentos, en la columna de agua y en asociación con varios invertebrados (Figura 1) que han sido colonizados por estos pequeños seres. En distintas investigaciones se estableció que estos microorganismos participan en el ciclo de varios nutrientes como el carbono, el nitrógeno (que es limitante en el arrecife) y el azufre.  Además, se determinó que las dinámicas de las comunidades microbianas dependen de los patrones y condiciones ambientales, de la hidrodinámica del agua, de la diversidad y abundancia de especies bentónicas y de eventos estacionales. Asimismo, están implicados en las enfermedades de varios invertebrados.

Figura 1. Diagrama esquemático de las funciones de la comunidad microbiana en el holobionte coralino. Se observa un polipo coralino con diferentes microambientes: el mucus, la cavidad gástrica y el esqueleto coralino. Tomado de Bourne y Webster, 2013. 

En los últimos años se han utilizado técnicas de secuenciación de alto rendimiento, integrando aproximaciones como la metagenómica, metatranscriptomica y metabolomica para entender el funcionamiento de los procesos microbianos dentro del holobionte coralino y relacionarlo con los patrones de diversidad microbiana. Los datos metagenómicos proveen información sobre genes con potencial de expresión, por otro lado, la transcriptomica y metabolomica permiten identificar genes expresados y su actividad. Técnicas como la hibridación in situ fluorescente (FISH) y la microscopia de disección laser (LMD) permiten medir la actividad microbiana dentro de su hábitat, extraer una célula y determinar su potencial metabólico y cuantificar células.

Por medio de estas técnicas, se ha explicado el funcionamiento de las comunidades microbianas en los arrecifes y se ha determinado que las cianobacterias se encuentran en sedimentos marinos y son capaces de fijar nitrógeno y oxidar el amoniaco, asimismo existe alta diversidad de taxones bacterianos en sedimentos siendo indicadores de calidad de agua. Los organismos más abundantes y pequeños del océano pertenecen al grupo del fitoplancton, dominado por cianobacterias del genero Synechococcus y Prochlorococcus relacionadas con la fijación del nitrógeno. Esta comunidad esta correlacionada con las bacterias heterotróficas que dominan la columna de agua y son las responsables del ciclado de carbono y azufre (Figura 2) y de otros nutrientes.

Figura 2. Diferentes procesos microbianos en los arrecifes coralinos. El arrecife recircula nutrientes, permitiendo alta productividad en el ecosistema. Esta productividad se debe en parte a los microorganismos pelágicos y béntonicos del arrecife. Tomado de Bourne y Webster, 2013.

Otras bacterias se encuentran asociadas a los tejidos del invertebrado hospedero donde hay microhábitats con diferentes condiciones fisicoquímicas, por esta razón hay una alta complejidad y diversidad en estos simbiontes. Esta comunidad depende de las condiciones ambientales y del ambinente del hospedero. Los microorganismos producen antimicrobianos y antibióticos en el mucus del coral para protegerlo de patógenos de la columna del agua, generándose un control de la salud del holobionte. Sin embargo, existen condiciones de estrés bajo las cuales están sometidos los corales y su comunidad microbiana. Se han realizado estudios para identificar como cambia la comunidad microbiana ante estrés para predecir la salud coralina. Un aumento en la temperatura, en la concentración de carbono orgánico disuelto y en los niveles de acidificación oceánica producen desbalances en la comunidad microbiana, donde ciertos taxones cambian sus abundancias causando diversos tipos de enfermedades en el invertebrado.  

Las enfermedades en el arrecife (Figura 3) pueden ser provocadas por factores ambientales, por la presencia de patógenos o oportunistas en el invertebrado hospedero y/o por la disminución de la tolerancia y resiliencia del hospedero. Esto impacta su población y diversidad, afectando la estructura del arrecife. 

Figura 3. (a) Síndrome blanco en Acropora sp. de la GBR (Fotografía, AIMS LTMP) (b) Enfermedad de la banda negra que ilustra la compleja lesión negra polimicrobiana que migra a través de la muerte de coral el tejido subyacente (Fotografía, AIMS LTMP) © Enfermedad de banda marrón en ramificación Acropora sp. del GBR (Fotografía: AIMS LTMP) (d) Tumores en la ramificación de Acropora sp. de la GBR (Fotografía, AIMS LTMP). Tomado de Bourne y Webster, 2013

Por estas dinámicas microbianas y su importancia en procesos como el ciclado de nutrientes, la resiliencia coralina y la salud del ecosistema, es importante abordar estas comunidades de microorganismos arrecifales desde una escala microscópica hacia una escala global integrando las aproximaciones de las ciencias ómicas con técnicas de microscopia y análisis celulares para entender la alta productividad de los arrecifes coralinos, su relación con los microorganismos, lo que permitirá  identificar nuevos y múltiples servicios ecosistémicos de este paisaje invisible de los microorganismos.

Sandra Montaño Salazar

08/09/17