Il cambiamento climatico minaccia le barriere coralline di tutto il mondo. Le alte temperature associate a questo fenomeno possono portare a "sbiancamento, " la rottura della simbiosi tra i coralli e le alghe che vivono all'interno delle loro cellule. Poiché i coralli sono nutriti da questi "simbionti" algali fotosinteticamente attivi, "sbiancamento – così chiamato perché i tessuti del corallo diventano chiari/bianchi, esporre lo scheletro bianco sottostante - in genere provoca la morte dei coralli.

Almeno mezzo miliardo di persone sulla Terra si affidano direttamente alle barriere coralline per il proprio sostentamento. Le barriere coralline forniscono una vasta gamma di servizi ecosistemici non solo alla pletora di creature marine che vivono sulle barriere coralline, ma anche agli esseri umani. Per esempio, le barriere coralline sono vivai per una miriade di specie di pesci commercialmente importanti.

Ecco perché dobbiamo monitorare attivamente la salute delle barriere coralline in tutto il mondo. Sono particolarmente interessato all'identificazione di reef sensibili allo stress o di limitata resilienza. Forse tali barriere coralline dovrebbero essere prioritarie per la conservazione sotto l'infelice presupposto che salvare tutte le barriere coralline potrebbe non essere più fattibile. Poi ancora, forse dovremmo invece concentrare i nostri sforzi sulle barriere coralline con i coralli più forti, poiché questi avranno una migliore possibilità di sopravvivenza.

Indipendentemente, abbiamo bisogno di un modo per determinare se una barriera corallina è sana o malata.

Diagnosi reazionaria

Storicamente, La valutazione della salute della barriera corallina è stata un'impresa retroattiva. Ci allacciamo alle nostre bombole SCUBA, immergersi e registrare il numero di coralli che stanno morendo o morti. Sarebbe come dire a qualcuno che ha appena avuto un attacco di cuore che ha la pressione alta. Idealmente, quella persona avrebbe voluto saperlo prima in modo da poter apportare modifiche alla dieta o ad altri stili di vita per prevenire l'arresto cardiaco.

Se diagnostichiamo solo la morte dei coralli, i dati acquisiti durante le nostre indagini sono di scarsa utilità per i coralli viventi. Non sarebbe meglio se potessimo rilevare il declino della salute dei coralli prima che grave, sono evidenti segni di malattia in fase avanzata, come lo sbiancamento? Quindi, potremmo allertare i gestori in modo che possano agire per promuovere la resilienza dei coralli su scala locale, ad esempio, chiudendo la barriera corallina alla pesca.

Non sappiamo che aspetto abbia un corallo veramente sano

Sfortunatamente, non abbiamo una base fisiologica per i coralli. Tutta la ricerca sulla barriera corallina è stata intrapresa negli ultimi 50-100 anni. Ben dopo l'inizio della Rivoluzione Industriale, il punto in cui il nostro impatto umano collettivo sul pianeta ha davvero fatto un balzo in avanti.

In altre parole, tutti i dati che attualmente possediamo provengono da coralli che sono già probabilmente stressati almeno in una certa misura. Anche le scogliere geograficamente più isolate, quelli di Chagos nell'Oceano Indiano, si sbiancano quasi ogni anno.

Sebbene ciò significhi che sulla Terra non rimangono scogliere incontaminate, è ancora possibile che quelli sani siano là fuori per essere trovati. Ma sapere cosa costituisce effettivamente una barriera corallina sana è difficile data la mancanza di dati di riferimento. Se non sappiamo definire il fenotipo di un corallo sano, come possiamo aspettarci di documentare il grado di stress o la probabilità di sbiancamento?

Studiare la salute dei coralli attraverso la biologia molecolare

Negli ultimi 15 anni, Ho sviluppato una serie di procedure diagnostiche molecolari volte a fare congetture sulla salute dei coralli. Per chi ha studiato biologia cellulare, ricorderete che tutti gli organismi cellulari possiedono una serie di proteine ​​che proteggono, stabilizzare e/o riparare le proprie cellule durante eventi di stress, come l'esposizione alle alte temperature. Sebbene alcune "proteine ​​​​da stress" possano essere sintetizzate in ogni momento (anche quando le cellule non sono stressate), la maggior parte dovrebbe essere prodotta dalle cellule solo quando sono effettivamente sollecitate.

Seguendo questa logica, anche se mancano i dati di base, dovremmo essere in grado di sviluppare un sistema diagnostico per i coralli basato su concentrazioni di geni e proteine ​​​​indicativi di stress che chiamerò collettivamente "biomarcatori molecolari". coralli, Dopotutto, sono costituiti da cellule con genomi molto simili ai nostri (almeno nel caso degli ospiti).

La mia idea, poi, doveva andare negli ecosistemi più "incontaminati" del mondo (lingua saldamente impiantata nella guancia), campioni di coralli, e analizzare le concentrazioni di un numero di biomarcatori molecolari a livello di geni e proteine ​​coinvolti nella risposta allo stress cellulare. Ciò servirebbe a generare dati "di riferimento attuali" per i coralli di barriera con i quali potremmo confrontare i cambiamenti futuri a causa del cambiamento climatico e di altre attività umane.

Dal 2013 al 2016 ho campionato coralli dalle zone più remote dell'Indo-Pacifico come ricercatore post-dottorato con la Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation (LOF). Come parte della "Global Reef Expedition" (GRE) di LOF, piccole briciole di tessuto (es. "biopsie") sono state rimosse da ciascuna delle migliaia di colonie di coralli (concentrandosi sul genere Pocillopora), che vanno dalle Isole Australi della Polinesia Francese all'Arcipelago Chagos (Territorio Britannico dell'Oceano Indiano), e centinaia di siti in mezzo. Ci siamo concentrati su scogliere che non erano state precedentemente censite o esplorate, che tendevano ad essere i più lontani dalle popolazioni umane.

I coralli sono in uno stato di stress costante?

Dopo aver eseguito una serie di procedure diagnostiche molecolari, Ho scoperto che ogni corallo che ho campionato sembrava essere caratterizzato da concentrazioni incredibilmente elevate di tutti i biomarcatori di stress mirati (sia nell'ospite del corallo che nei "compartimenti" algali endosimbiotici).

Era il caso di remoti atolli delle Isole Australi e Cook, così come Figi, Tonga, Nuova Caledonia, le Isole Salomone, Palau e Chagos.

La spiegazione più semplice per l'osservazione che ogni corallo che ho campionato mostrava i segni distintivi cellulari di una risposta allo stress è che i coralli erano effettivamente stressati. Però, alcuni hanno sostenuto che i coralli sono diversi e, a differenza di altri organismi cellulari, può rimanere "stressato" in ogni momento per anticipare il cambiamento ambientale.

Questo è vero in alcuni ecosistemi, come la risalita delle barriere coralline del sud di Taiwan, dove la qualità dell'acqua del mare cambia rapidamente su base regolare. Detto ciò, abbiamo trovato poche barriere coralline che incontravano ambienti così estremi durante la nostra spedizione di ricerca pan-globale.

Stressato o semplicemente "pessimista"?

La maggior parte delle cellule o degli organismi stressati smette di crescere e riprodursi poiché tanta energia viene deviata per ripristinare l'equilibrio cellulare, noto anche come omeostasi. Questo non era il caso di questi coralli "stressati", né la maggioranza ha mostrato alcun segno di necrosi o malattia dei tessuti. Per di più, anche se alcuni hanno continuato a candeggiare in date successive, non tutti lo hanno fatto.

In altre parole, il fatto che il corallo e le cellule algali interne utilizzassero costantemente le loro risposte allo stress non significava necessariamente che gli "olobionti" del corallo (un amalgama di ospite + simbionte) alla fine si sarebbero disintegrati.

Forse la mobilitazione delle riserve di energia di riserva, come i grassi, ha permesso a questi coralli di persistere fino ad oggi, nonostante sia stressato. Questa sarebbe al massimo una strategia di sopravvivenza a breve termine, anche se. Forse sono passati dal fare affidamento sulla fotosintesi al semplice consumo di più plancton, così come molti altri animali marini privi di simbionti algali.

O forse, come menzionato sopra, i coralli sono semplicemente strani; piuttosto che l'effimera risposta "combatti o fuggi" impiegata da altri animali, rimangono "fisiologicamente pessimisti", preparati al peggio in ogni momento. Solo i viaggi di ritorno in questi siti diranno se questo percepibile stile di vita stressante consentirà la sopravvivenza continua dei coralli nei prossimi decenni.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.