Rilevato per la prima volta in Brasile sulla costa della regione del sud-est alla fine degli anni '80, quando iniziarono le prospezioni di petrolio e gas nel bacino di Campos al largo di Rio de Janeiro, i coralli solari del genere Tubastraea si stanno diffondendo molto rapidamente lungo le coste rocciose e le scogliere delle isole brasiliane e sono considerati invasori biologici.

Una volta biodiversa e multicolore, le scogliere dell'isola di Búzios, parte del comune di Ilhabela, Stato di San Paolo, anch'essi situati a sud-est, sono ora ricoperti da strisce arancioni. In alcuni posti, non si vedono rocce nude o altre specie di corallo.

"Le scogliere intorno all'isola di Búzios sono in condizioni irreparabili, "ha detto Marcelo Kitahara, un professore nel Dipartimento di Scienze Marine dell'Università Federale di São Paulo (DCMAR-UNIFESP) a Santos, Brasile. Kitahara è a capo di un progetto sostenuto dalla Sao Paulo Research Foundation—FAPESP per studiare la filogenomica di due specie e i legami tra la loro evoluzione e il cambiamento climatico.

Il genere Tubastraea comprende sette specie, tutti originari delle acque tropicali dell'Oceano Indiano e del Pacifico. Solo due, T. coccinea e T. tagusensis , si trovano anche nell'Atlantico sud-occidentale. Entrambe sono specie invasive.

I primi avvistamenti brasiliani sono stati registrati nel bacino di Campos negli anni '80, seguita dalla scoperta di colonie sulle scogliere al largo della costa meridionale dello stato di Rio de Janeiro negli anni '90. Da allora, il corallo solare è stato trovato in oltre 3, 000 km di costa brasiliana, da Santa Catarina nel sud al Ceará nel nordest.

"L'azione di gestione è ancora possibile in alcuni luoghi, ma ciò richiede la completa rimozione manuale di tutte le colonie, " disse Kitahara. "Se non si fa nulla per fermare la sua avanzata, il corallo solare potrebbe potenzialmente colonizzare l'intera costa brasiliana".

Uno studio che mostra la sorprendente capacità del corallo solare di rigenerarsi ha avuto i suoi risultati pubblicati nel Journal of Experimental Marine Biology and Ecology . L'autore principale è Ph.D. studentessa Bruna Louise Pereira Luz, un biologo affiliato all'Università Federale del Paraná (UFPR) e attualmente in Australia che studia il corallo solare alla James Cook University, Townsville, vicino alla Grande Barriera Corallina, sotto la supervisione di Kitahara.

"Le colonie di coralli solari si moltiplicano a grande velocità in aree come queste. Abbiamo cercato di capire come e perché, " ha detto Kitahara. In una delle scoperte, resa possibile solo attraverso un esperimento condotto in laboratorio, hanno anche rivelato che il processo di rigenerazione del corallo solare diventa più veloce con l'aumento della temperatura dell'acqua.

Possibile influenza dell'industria Oil &Gas

La comparsa di queste specie invasive proprio quando iniziò la produzione di petrolio e gas non era unica a Rio de Janeiro. Il Golfo del Messico ha anche vasti giacimenti petroliferi offshore, e il corallo solare è stato trovato sulla costa messicana dai primi anni 2000. Ci sono persino registrazioni di coralli solari attaccati agli scafi delle navi.

"Non possiamo essere totalmente sicuri che le trivellazioni petrolifere offshore nel bacino di Campos abbiano provocato l'invasione della nostra costa da parte del corallo solare, ma tutte le prove portano a questa conclusione, " ha affermato il coordinatore del progetto FAPESP.

Una barriera corallina è uno scheletro calcareo costruito da colonie di migliaia di minuscoli animali chiamati polipi di corallo. La maggior parte dei coralli costruttori di barriere coralline contiene alghe fotosintetiche che vivono nei loro tessuti. I coralli e le alghe hanno un rapporto simbiotico:i polipi forniscono i composti richiesti dalle alghe per la fotosintesi, e le alghe forniscono ai polipi sostanze nutritive. altri tipi, compreso il corallo solare, può crescere e proliferare senza alghe.

"Perché non ha alghe, il corallo solare non è limitato ai luoghi con la luce solare per la fotosintesi. In genere si verifica a profondità fino a 20 metri, ma gli avvistamenti sono stati registrati a 110 metri. Su coste rocciose e scogliere sottomarine, i polipi costruiscono un numero enorme di colonie e coprono il 100% del substrato, "Kitahara ha spiegato.

Durante questo processo, cacciano il corallo autoctono, devastanti relazioni ecologiche con la fauna marina che da essa dipende o la abita.

Riorganizzazione delle cellule staminali

Per studiare i meccanismi che consentono al corallo solare di adattarsi con successo e proliferare rapidamente in vari ambienti marini, i ricercatori hanno raccolto una colonia di T. coccinea e un altro di T. tagusensis dall'isola di Buzios.

In laboratorio, i ricercatori hanno rimosso da ogni colonia 120 frammenti composti da scheletro con tessuto vivo ma privi di mesenteri, bocche e tentacoli. I campioni di ciascuna specie sono stati quindi separati in due gruppi di 60, uno con frammenti molto piccoli (3,5-11 mm²) e un altro con frammenti leggermente più grandi (11-53 mm²). Tutti i 240 frammenti sono stati posti separatamente in contenitori con acqua di mare filtrata.

Per ogni combinazione di specie e dimensione del frammento, gli individui sono stati ulteriormente separati in tre gruppi di 20 frammenti e mantenuti ad una temperatura costante di 24 °C (storicamente la temperatura media delle acque superficiali nella regione), 27 °C (la temperatura media della superficie del mare in estate) o 30 °C (osservata durante le ondate di calore).

Finalmente, gli effetti della presenza di cibo sono stati testati aggiungendo quantità uguali (10 ml) di zooplancton vivo a giorni alterni a metà dei contenitori.

I frammenti sono stati fotografati il ​​primo giorno dell'esperimento e quando sono stati osservati per la prima volta la bocca e il polipo completo. Solo 41 dei 240 frammenti, o 17,1%, ha subito necrosi tissutale e morte. Gli altri 199 frammenti (86,9%) si sono rigenerati. Di questi, 21 (9% dell'intero campione) ha mostrato un modello di rigenerazione alternativo, con la formazione di due polipi invece di uno.

Indipendentemente dalla specie, la sopravvivenza dei frammenti di corallo era influenzata solo dalla temperatura. Il tasso di sopravvivenza era più alto a 24 °C. Non c'era differenza tra i frammenti mantenuti a 27°C e quelli mantenuti a 30°C. L'approvvigionamento di cibo e la dimensione dei frammenti non hanno influito sulla sopravvivenza.

Si è scoperto che la rigenerazione include le seguenti fasi. Dopo la retrazione iniziale del tessuto, i rudimenti della bocca divennero evidenti, a volte due per un singolo frammento. Lo sviluppo successivo consistette nella riorganizzazione dei tessuti intorno ai rudimenti della bocca, portando alla formazione di due piccoli, polipi distinti, o il riassorbimento di uno dei rudimenti, nel qual caso una significativa differenziazione del tessuto intorno al rudimento della bocca rimanente ha provocato un polipo più grande.

"Abbiamo osservato un fenomeno molto interessante, " Kitahara ha detto. "Da un punto di vista cellulare, c'è stata una riorganizzazione delle cellule staminali. Il polipo in formazione ha consumato i tessuti come fonte di energia per dare priorità alla produzione di altre parti del corpo".

I risultati dell'esperimento hanno generalmente indicato tassi di rigenerazione più rapidi a temperature più elevate. La rigenerazione della bocca più rapida per i frammenti senza contatto con il cibo è stata di 23 giorni a 24 °C o 18 giorni a 30 °C. Però, i frammenti mantenuti a 27 °C a contatto con lo zooplancton vivente hanno mostrato uno sviluppo della bocca più veloce del 30%. Ciò suggerisce uno sviluppo ottimale della bocca alla temperatura intermedia (27 °C), purché vi sia contatto con gli alimenti.

Frammenti di entrambe le specie si sono sviluppati in polipi completi in circa 25 giorni a 27 °C e 30 °C. Individui non nutriti della specie T. coccinea ci sono voluti circa 41 giorni per ottenere la formazione del polipo.

Come ha spiegato Kitahara, il fatto che il corallo solare si rigenera più velocemente a temperature più elevate è altamente correlato al suo successo invasivo. La maggior parte dei coralli nativi della costa brasiliana subisce lo sbiancamento quando la temperatura dell'acqua superficiale aumenta.

"Perdono colore, " ha affermato il ricercatore finanziato dalla FAPESP. "L'acqua più calda interferisce con il metabolismo delle loro alghe simbionti. Il corallo sbiancato sopravvive solo per pochi giorni. Se la temperatura rimane alta, muore. Lo sbiancamento o la morte del corallo nativo apre un'opportunità per l'invasione del substrato da parte del corallo solare".

I prossimi passi in questa linea di ricerca, secondo Kitahara, sarà quello di sequenziare il genoma del corallo solare, dal punto di vista molecolare, e, dal lato ecologico, per indagare gli aspetti biologici della sua invasione e come influenza la fauna marina nativa.

Il futuro non sembra promettente per i coralli nativi della costa brasiliana, secondo Kitahara. Per il corallo solare, anzi, sembra essere luminoso. Da una parte, il cambiamento climatico globale e l'aumento della temperatura dell'acqua di mare aiutano l'invasore, che si rigenera più velocemente in acqua più calda, mentre i coralli autoctoni rischiano di morire. Per non parlare della prospettiva di espandere la produzione di petrolio nelle acque brasiliane.