Detectado por primera vez en Brasil en la costa de la región sureste a fines de la década de 1980, cuando se inició la prospección de petróleo y gas en la Cuenca de Campos costa afuera de Río de Janeiro, Los corales sol del género Tubastraea se están extendiendo ahora muy rápidamente por las costas rocosas y acantilados de las islas brasileñas y se consideran invasores biológicos.

Una vez biodiversa y multicolor, los arrecifes de la isla de Búzios, parte del municipio de Ilhabela, Estado de Sao Paulo, también ubicados en el sudeste — ahora están cubiertos con rayas naranjas. En algunos lugares, no se pueden ver rocas desnudas u otras especies de coral.

"Los arrecifes alrededor de la isla de Búzios están en condiciones irreparables, "dijo Marcelo Kitahara, profesor del Departamento de Ciencias Marinas de la Universidad Federal de São Paulo (DCMAR-UNIFESP) en Santos, Brasil. Kitahara encabeza un proyecto apoyado por la Fundación de Investigación de Sao Paulo — FAPESP para estudiar la filogenómica de dos especies y los vínculos entre su evolución y el cambio climático.

El género Tubastraea comprende siete especies, todos nativos de las aguas tropicales del Océano Índico y el Pacífico. Sólo dos, T. coccinea y T. tagusensis , también se encuentran en el Atlántico suroeste. Ambas son especies invasoras.

Los primeros avistamientos brasileños se registraron en la Cuenca de Campos en la década de 1980, seguido del descubrimiento de colonias en arrecifes frente a la costa sur del estado de Río de Janeiro en la década de 1990. Desde entonces, Se ha encontrado coral solar en más de 3, 000 km de la costa brasileña, desde Santa Catarina en el sur hasta Ceará en el noreste.

"La acción de gestión todavía es posible en algunos lugares, pero esto requiere la eliminación manual completa de todas las colonias, "Dijo Kitahara." Si no se hace nada para detener su avance, el coral solar podría potencialmente colonizar toda la costa brasileña ".

Un estudio que muestra la sorprendente capacidad de regeneración del coral solar tuvo sus resultados publicados en el Revista de Biología y Ecología Marina Experimental . El autor principal es Ph.D. estudiante Bruna Louise Pereira Luz, biólogo afiliado a la Universidad Federal de Paraná (UFPR) y actualmente en Australia estudiando coral solar en la Universidad James Cook, Townsville, cerca de la Gran Barrera de Coral, bajo la supervisión de Kitahara.

"Las colonias de corales solares se multiplican a gran velocidad en áreas como estas. Nos propusimos comprender cómo y por qué, ", dijo Kitahara. En uno de los hallazgos, que solo fue posible a través de un experimento de laboratorio, también revelaron que el proceso de regeneración del coral solar se acelera a medida que aumenta la temperatura del agua.

Posible influencia de la industria del petróleo y el gas

La aparición de estas especies invasoras justo cuando comenzó la producción de petróleo y gas no fue exclusiva de Río de Janeiro. El Golfo de México también tiene vastos campos petrolíferos en alta mar, y el coral solar se ha encontrado en la costa mexicana desde principios de la década de 2000. Incluso hay registros de corales solares adheridos a los cascos de los barcos.

"No podemos estar totalmente seguros de que la extracción de petróleo en alta mar en la cuenca de Campos haya provocado la invasión de nuestra costa por coral solar, pero toda la evidencia apunta a esta conclusión, ”dijo el coordinador del proyecto FAPESP.

Un arrecife de coral es un esqueleto de piedra caliza construido por colonias de miles de animales diminutos llamados pólipos de coral. La mayoría de los corales formadores de arrecifes contienen algas fotosintéticas que viven en sus tejidos. Los corales y las algas tienen una relación simbiótica:los pólipos proporcionan los compuestos requeridos por las algas para la fotosíntesis, y las algas aportan nutrientes a los pólipos. Otros tipos, incluido el coral sol, puede crecer y proliferar sin algas.

"Porque no tiene algas, El coral solar no se limita a lugares con luz solar para la fotosíntesis. Suele ocurrir a profundidades de hasta 20 metros, pero se han registrado avistamientos a 110 metros. En costas rocosas y acantilados submarinos, los pólipos forman una gran cantidad de colonias y cubren el 100% del sustrato, "Explicó Kitahara.

Durante este proceso, expulsan el coral nativo, devastadoras relaciones ecológicas con la fauna marina que depende o habita en ella.

Reorganización de células madre

Para investigar los mecanismos que permiten que el coral solar se adapte con tanto éxito y prolifere rápidamente en varios entornos marinos, los investigadores recolectaron una colonia de T. coccinea y otro de T. tagusensis de la isla de Búzios.

En el laboratorio, los investigadores extrajeron de cada colonia 120 fragmentos compuestos de esqueleto con tejido vivo pero sin mesenterios, bocas y tentáculos. Las muestras de cada especie se separaron luego en dos grupos de 60, uno con fragmentos muy pequeños (3,5-11 mm²) y otro con fragmentos un poco más grandes (11-53 mm²). Los 240 fragmentos se colocaron por separado en recipientes con agua de mar filtrada.

Para cada combinación de especies y tamaño de fragmento, los individuos se separaron en tres grupos de 20 fragmentos y se mantuvieron a una temperatura constante de 24 ° C (históricamente, la temperatura promedio del agua superficial en la región), 27 ° C (la temperatura media de la superficie del mar en verano) o 30 ° C (observado durante las olas de calor).

Finalmente, Los efectos de la presencia de alimentos se probaron añadiendo cantidades iguales (10 ml) de zooplancton vivo cada dos días a la mitad de los envases.

Los fragmentos se fotografiaron el primer día del experimento y cuando se observaron por primera vez la boca y el pólipo completo. Solo 41 de los 240 fragmentos, o 17,1%, sufrió necrosis tisular y muerte. Los otros 199 fragmentos (86,9%) se regeneraron. De estos, 21 (9% de toda la muestra) mostraron un patrón de regeneración alternativo, con la formación de dos pólipos en lugar de uno.

Independientemente de la especie, La supervivencia de los fragmentos de coral se vio afectada únicamente por la temperatura. La tasa de supervivencia fue máxima a 24 ° C. No hubo diferencia entre los fragmentos mantenidos a 27 ° C y los que se mantuvieron a 30 ° C. El suministro de alimentos y el tamaño de los fragmentos no afectaron la supervivencia.

Se encontró que la regeneración incluye las siguientes etapas. Después de la retracción inicial del tejido, los rudimentos de la boca se hicieron notorios, a veces dos por un solo fragmento. El desarrollo posterior consistió en la reorganización del tejido alrededor de los rudimentos de la boca, conduciendo a la formación de dos pequeños, pólipos distintos, o la reabsorción de uno de los rudimentos, en cuyo caso una diferenciación tisular significativa alrededor del rudimento bucal restante resultó en un pólipo más grande.

"Observamos un fenómeno muy interesante, "Dijo Kitahara." Desde un punto de vista celular, hubo una reorganización de las células madre. El pólipo en formación consumía tejido como fuente de energía para priorizar la producción de otras partes del cuerpo ".

Los resultados del experimento generalmente indicaron tasas de regeneración más rápidas a temperaturas más altas. La regeneración bucal más rápida para los fragmentos sin contacto con los alimentos fue de 23 días a 24 ° C o 18 días a 30 ° C. Sin embargo, los fragmentos mantenidos a 27 ° C en contacto con zooplancton vivo mostraron un desarrollo bucal un 30% más rápido. Esto sugiere un desarrollo bucal óptimo a la temperatura intermedia (27 ° C), siempre que haya contacto con alimentos.

Los fragmentos de ambas especies se convirtieron en pólipos completos en aproximadamente 25 días a 27 ° C y 30 ° C. Individuos de la especie no alimentados T. coccinea tomó aproximadamente 41 días para lograr la formación de pólipos.

Como explicó Kitahara, el hecho de que el coral solar se regenere más rápido a temperaturas más altas es muy relacionado con su éxito invasivo. La mayoría de los corales nativos de la costa brasileña sufren decoloración cuando aumentan las temperaturas de las aguas superficiales.

"Pierden color, ", dijo el investigador financiado por la FAPESP." El agua más caliente interfiere con el metabolismo de sus algas simbiontes. El coral blanqueado sobrevive solo unos días. Si la temperatura permanece alta, se muere. El blanqueamiento o muerte del coral nativo abre una oportunidad para la invasión del sustrato por el coral solar ".

Los próximos pasos en esta línea de investigación, según Kitahara, será secuenciar el genoma del coral solar, en el lado molecular, y, en el lado ecológico, investigar los aspectos biológicos de su invasión y cómo afecta a la fauna marina nativa.

El futuro no parece prometedor para los corales nativos en la costa brasileña, en opinión de Kitahara. Para el coral del sol, de lo contrario, parece ser brillante. Por un lado, El cambio climático global y el aumento de la temperatura del agua de mar ayudan al invasor, que se regenera más rápido en agua más caliente, mientras que los corales nativos corren el riesgo de morir. Por no hablar de la perspectiva de expandir la producción de petróleo en aguas brasileñas.