Los arrecifes de coral se han enfrentado durante mucho tiempo a problemas como la sobrepesca, el calentamiento global y la contaminación, pero también están amenazados por la lentitud con que se regeneran.

Reproducir, los corales liberan espermatozoides y huevos y forman larvas, que luego nadan y se adhieren a una superficie, donde comienzan a convertirse en pólipos de coral y a crecer. Se enfrentan a una variedad de competidores, y la mayoría no sobrevive. Si sobreviven el coral tarda años en poder reproducirse, e incluso más para que se formen arrecifes enteros.

Los investigadores del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB) de la Universidad de Illinois quieren aumentar la tasa de regeneración de coral creando un nuevo hogar para las larvas de coral:estructuras artificiales que fomentan el asentamiento de larvas y desalientan el crecimiento de especies competidoras.

La investigación estará dirigida por Amy Wagoner Johnson, miembro de la facultad de IGB, un profesor de ciencias mecánicas e ingeniería, junto con cuatro Co-PI, incluido el profesor de IGB Bruce Fouke, Catedrático de Geología y Microbiología, Gabriel Juárez, Profesor Asistente de Ciencia e Ingeniería Mecánica, Bosque Rohwer, Profesor de Biología en la Universidad Estatal de San Diego, Kristen Marhaver, y colaborador Mark Vermeij. Marhaver y Vermeij son dos científicos de coral líderes en la Estación de Investigación CARMABI, un sitio de campo en la isla caribeña de Curazao que estudia los arrecifes de coral, y el sitio del trabajo de campo para esta investigación.

El año pasado, Wagoner Johnson tuvo la idea de aplicar su investigación sobre la regeneración ósea a la investigación de los corales.

"Pensamos que sería realmente interesante si pudiéramos tomar algunas de las cosas que hemos aprendido de la ingeniería de tejidos:las células que interactúan con los materiales y qué tipo de factores influyen en las células ... y aplicarlo a la reproducción de los corales". " ella dijo.

Ella usará su experiencia en ciencia de materiales para diseñar estructuras artificiales para que las larvas de coral se asienten, mientras que Juárez construirá un tanque de agua para probar cómo interactúan las larvas con las estructuras y el flujo del agua.

"Cuando miras más de cerca, resulta que estos organismos son capaces de sentir cosas, como gradientes químicos y fuerzas fluidas, ", Dijo Juárez." Tienen pequeños sistemas de detección complicados. No se han estudiado mucho de esta manera. Con suerte, este trabajo nos permitirá al menos tener una idea de si en realidad son un poco más autónomos de lo que pensamos ".

Al probar diferentes materiales, aprenderán qué materiales y estructuras superficiales son ideales para el asentamiento de las larvas.

"Una vez que comprendamos más sobre la superficie, entonces deberíamos poder replicar esa superficie en algo más grande que se pueda implementar a mayor escala, ", Dijo Wagoner Johnson." La idea es comprender más de las interacciones inmediatas y hacerlo de una manera muy sistemática ".

Fouke, que ha estudiado los arrecifes de coral de Curazao durante casi 30 años, proporcionará el contexto geobiológico general de la ecología y evolución de los arrecifes. También hará análisis detallados del esqueleto de coral a medida que crece.

El equipo está financiado por una Beca de Investigación de Convergencia Creciente de NSF de tres años, lo que fomenta la colaboración entre científicos que normalmente no trabajan juntos.

Como mezcla de ingenieros y biólogos, El equipo primero deberá aprender más sobre los campos de los demás. Lo harán a través de una serie de talleres en la Estación de Investigación CARMABI en Curazao, que es el hogar de algunos de los principales expertos del mundo en el cultivo de larvas de coral.

"Nos enseñarán sobre el cultivo de larvas, recolectando muestras, así que tendremos que aprender a bucear antes de irnos, ", Dijo Waggoner Johnson." Entonces les enseñaremos algunos principios de ingeniería, algo de mecánica de fluidos, algo de ciencia de los materiales, e impresión 3D. De esa forma, intercambiaremos las disciplinas de una manera muy específica ".

Al hacerlo, el equipo espera crear una nueva área de investigación:la ingeniería de arrecifes de coral.

"No se ha trabajado mucho en esta área, Wagoner Johnson dijo:"Realmente creemos que existe el potencial para lograr un impacto significativo".

Esas son buenas noticias para los arrecifes de coral. que aportan seguridad alimentaria, biodiversidad, e incluso el crecimiento económico de la pesca y el turismo.

"Vemos en las noticias todo el tiempo que los arrecifes de coral están en peligro, y hay muchas estadísticas sobre cómo mueren Waggoner Johnson dijo:"Ser capaz de regenerar el coral de manera más eficiente puede contribuir un poco a resolver el problema de la pérdida de los arrecifes de coral".