Los esqueletos de coral son los componentes básicos de diversos ecosistemas de arrecifes de coral, lo que ha llevado a una creciente preocupación sobre cómo estas especies clave enfrentarán el calentamiento y la acidificación de los océanos que amenazan su estabilidad.

Nueva investigación de Pupa Gilbert, profesor de física en la Universidad de Wisconsin-Madison, proporciona evidencia de que al menos una especie de coral, Stylophora pistillata, y posiblemente otros, construir su duro, esqueletos de carbonato de calcio más rápido, y en pedazos más grandes, de lo que se pensaba anteriormente. En lugar de agregar lentamente material molécula por molécula, el animal coralino construye activamente grandes trozos de minerales que agrega a su esqueleto en crecimiento, ayudándolo a crecer mucho más rápido de lo que podría hacerlo de otra manera, y con mayor control.

La nueva investigación sugiere que debido a que los minerales se forman primero dentro del tejido coralino, pueden seguir haciéndolo incluso en océanos que se están acidificando. Si otras especies de coral construyen sus esqueletos de manera similar, entonces los océanos podrían evitar una crisis a gran escala en la formación del esqueleto de coral que a los científicos les ha preocupado que pueda desentrañar los ecosistemas de arrecifes. Otras tensiones, como aguas más cálidas y blanqueamiento de corales, todavía pone en peligro el coral, sin embargo.

El trabajo se publica esta semana (28 de agosto de 2017) en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Colaboradores de la Universidad de Haifa y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley contribuyeron a la investigación.

"Los arrecifes de coral solo cubren el uno por ciento de los fondos oceánicos, pero albergan el 25 por ciento de todas las especies marinas, por lo que son increíblemente diversos e importantes desde un punto de vista biológico, ", dice Gilbert." Pero también son económicamente importantes para la industria pesquera, turismo, y por su papel en la protección de las costas contra las tormentas tropicales ".

Los corales son colonias de pequeños, animales con tentáculos que se encierran en estructuras óseas hechas del mineral carbonato de calcio, el mismo material que forma las conchas de otras criaturas marinas. Su papel en la creación de hábitat para diversos ecosistemas ha llamado la atención sobre los corales y cómo construyen sus esqueletos rocosos.

A pesar de décadas de investigación, los científicos no habían podido distinguir de manera confiable entre dos teorías en competencia sobre el crecimiento de los corales. La idea clásica era que los corales dependían en gran medida de un fluido rico en calcio lentamente, una molécula a la vez, añadiendo minerales al esqueleto. Otra evidencia apuntaba a un papel mucho más activo para los animales de cuerpo blando que ingieren agua de mar, concentrándolo, pero aún agregando una molécula a la vez a sus esqueletos.

Gilbert desarrolló una nueva forma de obtener imágenes de las porciones crecientes de los esqueletos de coral para ver de qué estaban hechas las estructuras en formación, que ella llama mapeo de componentes. Usando luz de alta energía proporcionada por Advanced Light Source en Berkeley Lab para distinguir diferentes minerales, El equipo de Gilbert creó un mapa píxel por píxel para generar una imagen de los esqueletos en crecimiento de Stylophora pistillata, también conocido como coral de campana. Vieron partículas compuestas de inestables, formas amorfas de carbonato de calcio en y cerca de las superficies de crecimiento de los esqueletos de coral.

Algunas de las partículas tenían un tamaño comparativamente grande de 400 mil millonésimas de metro, que es más de 500 veces más grande que un solo grupo de carbonato de calcio. Los investigadores también observaron evidencia de que los precursores inestables finalmente cristalizaron en aragonito, la forma estable de carbonato de calcio que forma los esqueletos de coral maduros.

"Estos son los mismos precursores que se ven en los biominerales del erizo de mar y el abulón, que son organismos diferentes de ramas completamente diferentes en el árbol de la vida, por lo que el hecho de que utilizaron exactamente el mismo mecanismo para formar sus esqueletos es realmente sorprendente, "Gilbert explica.

En su nuevo modelo de crecimiento del esqueleto de coral, Gilbert y sus colegas proponen que los corales recolectan agua de mar en sus tejidos, agregar materiales, y organizarlos en grandes partículas de carbonato cálcico amorfo. Solo entonces los animales transportan estas partículas y las adhieren a sus esqueletos en crecimiento, donde se convierten lentamente en aragonito estable. Este patrón de crecimiento es más de 100 veces más rápido que el crecimiento molécula por molécula, lo cual está en línea con las mediciones anteriores de qué tan rápido crecen los corales.

Dado que esta nueva investigación indica un papel activo de los corales en el desarrollo de sus esqueletos, sugiere que no están completamente a merced de la composición química del océano. Si bien se sabe que las condiciones ácidas disuelven el carbonato de calcio, El método de construcción del esqueleto que Gilbert observó en este estudio debería ser mucho más estable frente a la acidificación de los océanos. Aunque los niveles crecientes de dióxido de carbono atmosférico están acidificando los océanos, el nuevo trabajo sugiere que los corales podrían soportar este estrés.

"Si este modo de formación se verifica en otras especies de coral, entonces podría ser un mecanismo más general, y eso nos permitiría predecir que los corales se formarán igual de bien en océanos acidificantes, "dice Gilbert.