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Svelati i segreti dell’interazione delle alghe coralline

Le barriere coralline sono di grande importanza ecologica ed economica, fornendo a milioni di persone cibo, reddito e protezione costiera. Tuttavia, attualmente si sa poco sui meccanismi molecolari alla base di queste meraviglie naturali.
Svelati i segreti dell’interazione delle alghe coralline
La chiave per l’immensa produttività e biodiversità delle barriere coralline è l’interazione stretta e a lungo termine (simbiosi) tra coralli e alghe fotosintetiche, che vivono all’interno delle cellule coralline trasferendo nutrienti essenziali ai loro ospiti. L’innalzamento della temperatura dell’acqua del mare può provocare l’alterazione di questa simbiosi, un fenomeno noto come «sbiancamento» dei coralli. Il numero dei casi di sbiancamento in tutto il mondo è in aumento e la causa comune è stata individuata nei cambiamenti climatici globali.

Attualmente i meccanismi molecolari che sostengono l’intima collaborazione tra coralli e alghe non sono ancora ben compresi, fondamentalmente perché i coralli non sono adatti per un’analisi molecolare in laboratorio. Il progetto ESYMBIOSIS, finanziato dall’UE, ha sviluppato ulteriormente un nuovo sistema modello utilizzando l’Aiptasia, un anemone marino, per scoprire aspetti fondamentali della simbiosi corallina.

Un nuovo sistema sperimentale

L’Aiptasia vive in una simbiosi stabile con gli stessi tipi di alghe dei coralli. Tuttavia, a differenza dei coralli, l’Aiptasia può facilmente essere mantenuta in condizioni di laboratorio come linee clonali a riproduzione asessuata. Inoltre, è possibile indurre la riproduzione sessuale, consentendo un accesso illimitato a larve non simbiotiche che assumono prontamente simbionti dall’ambiente.

«Abbiamo caratterizzato linee distinte di anemone e ceppi simbionti usati in laboratorio utilizzando la filogenesi molecolare (la storia evolutiva di una specie) e la zoologia», afferma la dott.ssa Annika Guse, coordinatrice del progetto. Ampliando gli studi effettuati da un laboratorio collaborativo per utilizzare diodi a emissione di luce blu per simulare la luna piena, i ricercatori hanno quindi sviluppato un efficiente protocollo per indurre la riproduzione sessuale degli anemoni al fine di produrre larve di anemone su base regolare.

Tali larve, che acquisiscono simbionti dall’ambiente, vengono utilizzate per studiare la formazione di simbiosi utilizzando moderni strumenti molecolari. «Abbiamo descritto lo sviluppo larvale e l’assorbimento simbiotico a livello cellulare e sviluppato strumenti per analizzare l’espressione genica e localizzare le proteine. Inoltre, abbiamo identificato i principali attori della simbiosi ed eseguito esperimenti comparativi con coralli raccolti sul campo», spiega la dott.ssa Guse.

Gli scienziati hanno sequenziato il genoma di Aiptasia ed eseguito varie altre tecniche molecolari, biologiche e biochimiche cellulari, comprendenti approcci di metabolomica, lipidomica e trascrittomica. La dott.ssa Guse afferma: «I nostri sforzi hanno spianato la strada per utilizzare le larve di Aiptasia come nuovo sistema sperimentale per la ricerca sulla simbiosi dei coralli e portato a varie pubblicazioni a revisione paritaria».

Come sopravvivono i coralli

ESYMBIOSIS cerca ora di rispondere a domande importanti quali, ad esempio, se esistano cellule specifiche che acquisiscono i simbionti. Il progetto sta inoltre approfondendo temi quali i meccanismi di riconoscimento per l’assorbimento dei simbionti, come i simbionti riescono a non essere distrutti dal loro ospite e come vengono trasferiti i nutrienti fondamentali tra i partner. «Stiamo studiando il modo in cui i trasportatori di lipidi conservati nell’evoluzione siano coinvolti nel trasferimento del (cole)sterolo dal simbionte al lavoro dell’ospite, un prerequisito per la sopravvivenza dei coralli avendo questi perso la capacità di sintetizzare (cole)sterolo da soli», rivela la dott.ssa Guse.

Come nella ricerca medica, la comprensione dello stato di salute della simbiosi corallina può fornire una base per determinare cosa accade durante una malattia o casi di sbiancamento dei coralli. «La nostra ricerca getta le basi per un’indagine più mirata sullo sbiancamento dei coralli e per lo sviluppo di strategie per la protezione delle barriere coralline», commenta la dott.ssa Guse. «Aumenta anche la consapevolezza degli ecosistemi delle barriere coralline e le sfide che questi affrontano a causa dell’inquinamento causato dalle attività umane», conclude.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

ESYMBIOSIS, corallo, simbiosi, Aiptasia, alghe