Agencia AJN.- Un estudio conjunto de la Universidad de Haifa, el Centro de Regulación Genómica (Barcelona) y el Instituto Weizmann han conseguido secuenciar, por primera vez, el programa genético de cada tipo celular en corales de roca. Esto permite a los investigadores comprender exactamente qué células participan en procesos clave en el desarrollo del coral, como la formación del esqueleto, el sistema inmunológico, etc. El estudio fue publicado en la prestigiosa revista Cell. “Los arrecifes de coral juegan un papel crítico en el ecosistema de océanos y mares, ya que proporcionan un hábitat para alrededor del 25% de los animales en el mar y construyen las estructuras biogénicas más grandes del mundo. El calentamiento del agua de mar y el aumento de la acidez representan una amenaza para el futuro de los arrecifes de coral y, en consecuencia, la secuenciación genética que hemos completado es extremadamente importante para la supervivencia de los arrecifes de coral y el futuro de los océanos ”, explica el Dr. Tali Mass (uno de los el autor del estudio). El Dr. Mass dirige el Laboratorio de Biomineralización y Fisiología de Corales dentro de la Escuela de Ciencias Marinas Leon H. Charney de la Universidad de Haifa.

“A pesar de su gran importancia ecológica, se sabe muy poco sobre el perfil genético de cada célula del coral. Comprender la estructura celular nos ayudará a comprender los procesos biológicos que permiten la existencia del arrecife de coral ”, enfatiza el Dr. Shani Levy de la Universidad de Haifa, investigador postdoctoral que dirigió el estudio.

Los arrecifes de coral realizan muchas funciones que también son importantes para los humanos. En muchas áreas sirven como atracción turística; ayudan a preservar el litoral y sirven como rompeolas natural; en los últimos años se han convertido en una fuente fértil para la industria farmacéutica. Sin embargo, su función más importante es servir como las «selvas tropicales» del mar, la base principal del ecosistema y sus relaciones simbióticas con un tipo particular de algas permiten que los arrecifes de coral sean la principal fuente de fotosíntesis en el mar. “El tamaño de los arrecifes de coral coloca el proceso fotosintético en una escala similar a la de las selvas tropicales, por lo que el daño grave a los arrecifes es análogo al declive incontrolado de las selvas tropicales”, explicaron los investigadores. Sin embargo, el aumento de la temperatura del mar debido al calentamiento global y al aumento de la acidez del agua de mar, un proceso conocido como acidificación del océano, representa una amenaza para la supervivencia de los arrecifes de coral y, por lo tanto, un peligro para el equilibrio de los diversos ecosistemas que dependen de estos arrecifes.

Según los investigadores, los corales son seres vivos excepcionales. Comienzan su vida como larvas planctónicas que “nada” con las corrientes del mar. En cierto punto, cuando encuentra un lugar adecuado para asentarse, se vuelve inmóvil y rápidamente comienza a formar su esqueleto de carbonato de calcio, que es la base de los arrecifes de coral. En el estudio actual, se intentó identificar el programa de expresión génica de los diferentes tipos de células en el coral pétreo Stylophora pistillata (coral de capucha también conocido como coral de coliflor lisa), un coral muy extendido que es muy común en los arrecifes tropicales de todo el mundo. . Este estudio fue una colaboración del Dr. Mass de la Facultad de Ciencias del Mar Leon H. Charney de la Universidad de Haifa, junto con el Dr. Arnau Sebé-Pedrós del Centro de Regulación Genómica de Barcelona y el Prof. Amos Tanay del Instituto Weizmann. Los investigadores utilizaron métodos innovadores para medir la expresión génica de cada célula individual (secuenciación de ARN de una sola célula), y tuvieron éxito en secuenciar decenas de miles de células de esta manera. Después de procesar y analizar sus hallazgos, pudieron identificar alrededor de 40 tipos de células en el coral durante su vida útil, desde la etapa móvil larval hasta su existencia como una criatura inmóvil.

Los investigadores pudieron identificar, por primera vez, los mecanismos moleculares responsables de los procesos básicos que permiten la existencia del coral, como la formación del esqueleto, la simbiosis entre las algas y el huésped, los sistemas inmunológico y digestivo del coral, Etcétera. Su secuenciación esencialmente permitió a los investigadores identificar qué genes participan en cada proceso. A modo de ejemplo, identificaron alrededor de 800 genes que se expresan en las células responsables de la formación del esqueleto, incluidos los transportadores de carbono y genes ácidos identificados por el Dr. Mass en el pasado que son funciones clave en la construcción del esqueleto. Los investigadores también encontraron que los factores de transcripción, como IRF y NFAT, y los receptores característicos del sistema inmunológico de los corales, son similares a los que se encuentran en el sistema inmunológico de los mamíferos.

Mediante la comparación entre el programa de expresión de las células de coral y el de otros cnidarios (anémonas de mar, corales blandos, medusas, etc.), los investigadores también lograron descifrar la historia evolutiva común de cada tipo celular.

Dada la gran importancia del futuro de los arrecifes de coral, es difícil exagerar la importancia de este nuevo atlas genético. Así como este innovador método de secuenciación unicelular permite a los científicos de todo el mundo comprender mejor la función de genes específicos en las células cancerosas o en las células cerebrales de los mamíferos, permitirá a los investigadores comprender qué células y genes son responsables de las diferentes funciones en coral y abrirá la puerta a nuevas posibilidades en la «medicina» del coral. “Gracias a la nueva información, podremos realizar experimentos mucho más enfocados. Podremos examinar, a nivel genético, por qué algunos corales son más resistentes a los cambios de temperatura que otros. Podremos llevar a cabo experimentos específicos que relacionen la capacidad de los corales para volverse resistentes al aumento de la acidez en el agua. Además, podemos estudiar si es posible modificar los genes de los corales para hacerlos más resistentes, y muchas otras posibilidades ”, explicaron los investigadores.

Agregaron que dado el hecho de que el daño y el declive de los corales pueden tener un impacto desastroso y devastador en el ecosistema y, por lo tanto, en todo el planeta, también han desarrollado una aplicación que brinda a otros investigadores un fácil acceso a la información para que puedan examinar, a través de un proceso simple, cuyos genes participan en cualquier proceso dado. “Creemos que nuestros hallazgos marcarán un hito en todo el campo de la investigación y la conservación de los arrecifes de coral”, resumieron los investigadores.

Enlace a la aplicación: https://sebe-lab.shinyapps.io/Stylophora_cell_atlas/