La genetica dei coralli potrebbe salvare il Golfo del Messico, anche se potrebbero volerci alcune centinaia di anni.

Il Golfo, confina a nord con l'Alabama, Florida, Louisiana, Mississippi e Texas, è stato gravemente danneggiato dall'incidente della Deepwater Horizon del 2010 che ha provocato la morte di 11 lavoratori delle piattaforme petrolifere e la più grande fuoriuscita di petrolio marino della storia.

La fuoriuscita ha avuto un impatto catastrofico sul vasto, ecosistemi interconnessi. Ha danneggiato risorse naturali diverse come pesci e crostacei, habitat produttivi delle zone umide, spiagge di sabbia, uccelli, tartarughe marine in via di estinzione e minacciate, mammiferi marini protetti e comunità di coralli di acque profonde.

I coralli di acque profonde, che vivono a profondità superiori a 150 piedi, sono invertebrati marini, un gruppo di animali senza spina dorsale. Le loro strutture ramificate fungono da fondamento di molti ecosistemi nel Golfo, fornendo habitat per la prosperità e la riproduzione di comunità ittiche diverse e abbondanti. Garantire il ripristino e la sostenibilità dei coralli di acque profonde del Golfo è fondamentale per garantire il ripristino e la sostenibilità del Golfo.

Però, si capisce poco di come il Golfo sia spazialmente discreto, le comunità coralline simili a isole sono collegate tra loro. Comprendere la relazione tra le comunità è importante per determinare i loro modelli riproduttivi e, in definitiva, per raggiungere la loro piena rigenerazione.

È qui che entra in gioco la genetica dei coralli, secondo Santiago Herrera, Visiting Assistant Professor presso il Dipartimento di Scienze Biologiche della Lehigh University. Herrera è un oceanografo biologico con esperienza in ecologia molecolare, evoluzione e genomica degli invertebrati, con un focus sui coralli di acque profonde.

Lui e i suoi colleghi hanno ricevuto una sovvenzione di $ 1,3 milioni dal programma scientifico RESTORE Act della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), un'agenzia federale basata sulla scienza, affrontare le lacune cruciali nella comprensione dei processi che modellano i modelli di connettività della popolazione nei coralli di acque profonde che formano habitat che vivono tra 150 e 7, 500 piedi di profondità nel Golfo del Messico, comprese le specie direttamente colpite dalla fuoriuscita di petrolio di Deepwater Horizon.

Oltre a Herrera - che fungerà da protagonista - i Principal Investigators sono Andrea Quattrini dell'Harvey Mudd College; Annalisa Bracco del Georgia Institute of Technology e Peter Etnoyer dei National Centers for Coastal Ocean Science, un gruppo all'interno della NOAA.

Il team collaborerà con Erik Cordes della Temple University, così come i dirigenti del Santuario marino nazionale di Flower Garden Banks, un'area sottomarina designata e protetta dal governo federale, l'unica del suo genere nel Golfo. Il santuario ha proposto un ampliamento dei confini delle attuali aree protette per comprendere ulteriori siti di corallo. Il lavoro del team mira a guidare le decisioni su quali siti sono particolarmente importanti da designare come Aree Marine Protette e informare la loro gestione.

La sovvenzione finanzierà tre spedizioni nel Golfo per il campionamento sul campo e la raccolta dati utilizzando veicoli telecomandati. La prima spedizione inizia la prossima settimana mercoledì, 19 luglio. Il team cercherà di determinare la diversità e la struttura genetica delle principali popolazioni di coralli. Identificheranno anche la direzione e il tasso di scambio genetico tra le popolazioni di corallo per stabilire quali sono la fonte delle larve di maggior successo:i "semi" del corallo che alla fine formano nuove colonie.

Utilizzando un approccio di analisi genomica della popolazione all'avanguardia chiamato Sequenziamento del DNA associato al sito di restrizione (RADseq), pionieristico da Herrera per l'uso nei coralli, e modelli predittivi di dispersione larvale saranno in grado di stimare fino a che punto particolari "famiglie" di coralli "diffondere e determinare modelli di connettività tra le popolazioni di coralli.

"Attualmente abbiamo una scarsa comprensione dei fattori che limitano lo scambio riproduttivo tra le popolazioni nei coralli di acque profonde poiché non sono stati condotti studi per indagare sui modelli di connettività genetica delle comunità coralline a queste profondità tra 150 e 450 piedi, e più profondo di 3, 000 piedi, " afferma Herrera. "Ottenere una comprensione olistica delle correnti in acque profonde e dei modelli di dispersione larvale è fondamentale per sapere quali aree sono le più cruciali da proteggere per ripristinare il Golfo".

Determinazione dello scambio riproduttivo tra i coralli

Quando si tratta di riproduzione, i coralli hanno molto in comune con gli alberi:entrambi rimangono al loro posto, affidandosi a meccanismi esterni per disperdere i loro "semi" in altri luoghi. I semi degli alberi vengono trasportati dagli animali o dal vento in luoghi sulla terra dove germinano e mettono radici. I coralli di acque profonde dipendono dalle correnti oceaniche per disperdere la loro prole, sotto forma di larve.

Uno dei modi in cui Herrera e i suoi colleghi determineranno il modo in cui sono collegate le popolazioni di coralli del Golfo è guardando l'interazione dei tratti specifici delle specie tra le comunità di coralli in luoghi diversi.

Genereranno dati genomici della popolazione utilizzando RADseq, una strategia di sequenziamento genomico in grado di rilevare la diversità genetica contenuta in migliaia di loci differenti (la posizione su un cromosoma), rendendolo ideale per dedurre i tassi di dispersione e la direzionalità del flusso genico nelle popolazioni. L'utilizzo di questo metodo, che Herrera ha già utilizzato con successo per chiarire i modelli della struttura genetica nei coralli, dovrebbe migliorare notevolmente la capacità di rilevare i modelli ecologici ed evolutivi sottostanti rispetto agli studi precedenti.

"Quando combiniamo le informazioni sulle correnti oceaniche con i dati genetici, saremo in grado di dedurre come sono correlate le diverse popolazioni di corallo nel Golfo, " dice Herrera. "Questi dati ci daranno una finestra su come i geni vengono condivisi - se, Per esempio, una data popolazione di coralli si riproduce per lo più tra di loro o con altre popolazioni di coralli. Sapere questo potrebbe rivelare quali popolazioni di corallo sono le fonti delle larve di maggior successo".

Aggiunge:"Poiché la rigenerazione richiederà probabilmente decenni o, anche, secoli, a causa dei tassi di crescita lenta dei coralli, sapere quali popolazioni sono la fonte della prole di maggior successo è un'informazione cruciale. Tali dati potrebbero informare le decisioni su quali aree sono le più importanti da proteggere per la rigenerazione dei coralli danneggiati e il ripristino definitivo del Golfo".