Investigación de la transmisión de enfermedades del coral y estrategias de mitigación
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Los brotes de enfermedades de los corales han ido aumentando en número y frecuencia en las últimas décadas, y representan una importante amenaza para la salud de los corales y la persistencia de las poblaciones en todo el mundo. Los arrecifes de coral de Florida están experimentando actualmente una mortandad plurianual de corales debido a una nueva enfermedad denominada enfermedad de pérdida de tejido de coral pétreo(SCTLD). Esta mortandad ha afectado al menos a 21 especies de corales escleractinios, entre las que se encuentran especies en peligro de extinción y corales primarios constructores de arrecifes. Esta enfermedad provoca una pérdida de tejido que puede extenderse rápidamente por toda una colonia de coral. Este fenómeno se observó por primera vez en 2014 en Virginia Key, Miami, y desde entonces se ha trasladado a casi toda la extensión de los arrecifes de coral de Florida, y ahora al gran Caribe. Dada la rápida propagación y la amplia mortalidad asociada a este brote de la enfermedad, es imperativo encontrar soluciones y minimizar el daño a nuestros arrecifes de coral.
El Programa de Corales del AOML forma parte de un esfuerzo interdisciplinario y multiinstitucional para caracterizar mejor este brote de enfermedad sin precedentes e identificar nuevas estrategias de mitigación a escala local y regional. Por lo tanto, nuestra investigación se centra en dos aspectos críticos de la dinámica de la enfermedad: 1) la comprensión de los factores ambientales y genotípicos que influyen en la transmisión de la enfermedad, y 2) la evaluación de las estrategias de mitigación de la enfermedad, incluido el tratamiento de los corales infectados y los posibles vectores. Hemos desarrollado varios experimentos de laboratorio para abordar estos objetivos, aprovechando las capacidades del Laboratorio Experimental de Arrecifes AOML/CIMAS. También hemos diseñado mini buques de flujo de coral especializados para probar las tasas de transmisión y la eficacia del tratamiento de una manera estadísticamente robusta.
Noticias principales
Los sedimentos son los probables responsables de la propagación de una enfermedad mortal en los arrecifes de coral de Florida, según un estudio
24 de enero de 2022
MIAMI-Un nuevo estudio ha descubierto que los sedimentos del fondo marino tienen el potencial de transmitir un patógeno mortal a los corales locales y plantea la hipótesis de que los sedimentos han desempeñado un papel en la persistencia de un devastador brote de la enfermedad del coral en toda Florida y el Caribe.
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Repercusiones de la investigación y conclusiones principales
Los sedimentos identificados y el agua de lastre de los barcos como posibles mecanismos de transporte de enfermedades
Mediante experimentos de laboratorio realizados en colaboración con el CIMAS y el Laboratorio de Investigación Naval, los investigadores del AOML han determinado que los sedimentos de los arrecifes y el agua de lastre de los barcos son modos probables de transmisión de enfermedades por pérdida de tejido de coral pétreo y de transporte de patógenos a través de escalas espaciales locales y regionales.
Caracterización de microbios asociados a enfermedades en experimentos de campo y de laboratorio
Los investigadores del AOML han identificado numerosos microbios asociados a la enfermedad de la pérdida de tejido de los corales pétreos en muestras de coral de campo y de laboratorio, incluidos los posibles patógenos responsables del brote de la enfermedad. Estos conjuntos de datos genéticos y transcriptómicos se utilizan ampliamente en la comunidad de enfermedades de los corales.
SCTLD Transmisión de sedimentos
No está muy claro cómo la enfermedad de la pérdida de tejido del coral pétreo ha persistido en toda Florida desde 2014, pero se ha planteado la hipótesis de que algunos factores abióticos pueden contribuir a la capacidad de los patógenos de la enfermedad para permanecer activos en los entornos de los arrecifes. Dichos reservorios pueden permitir que los patógenos persistan sin requerir huéspedes coralinos, permitiendo que se produzcan nuevas infecciones a través del tiempo. Los investigadores del AOML llevaron a cabo un experimento de transmisión en el laboratorio para determinar si los sedimentos de los arrecifes pueden cumplir esta función, y descubrieron que los sedimentos eran capaces de transmitir la enfermedad de coral a coral sin que hubiera contacto directo entre los individuos enfermos y los sanos. Mediante análisis ómicos, también se encontraron numerosos microbios asociados a la enfermedad en los sedimentos expuestos a la misma, lo que confirma el potencial de reserva de los sedimentos. Estos resultados sugieren que es probable que los sedimentos contribuyan a la persistencia de la enfermedad de la pérdida de tejido de los corales pétreos en Florida, y quizás incluso a la propagación de patógenos a nuevas zonas a través del transporte de sedimentos o de las actividades humanas.
SCTLD Transmisión y tratamiento del agua de lastre
La rápida propagación de la SCTLD a otros territorios del Caribe ha sugerido que otros factores, además de las corrientes oceanográficas, están facilitando la transmisión de la enfermedad entre regiones. Dado que el agua de lastre de los barcos ha sido implicada en la propagación de numerosas especies invasoras y patógenos a través de las cuencas oceánicas, existe una rápida necesidad de identificar si el agua de lastre puede estar sirviendo como vector de la SCTLD, y si es así, si el tratamiento de lastre (es decir, los sistemas de tratamiento de agua de lastre) puede ser eficaz para reducir la transmisión entre los arrecifes. La Agencia de Protección Medioambiental ( EPA) ha financiado el Programa de Corales del AOML y nuestros colaboradores del Laboratorio de Investigación Naval en Key West, Florida, para probar si la transmisión de la SCTLD a través del agua de lastre simulada es posible, y si las cámaras UVC de flujo que se encuentran comúnmente en los sistemas de tratamiento de agua de lastre de los barcos son eficaces para prevenir la transmisión de la enfermedad.
Susceptibilidad y progresión de la enfermedad de la banda blanca
La enfermedad de la banda blanca afecta principalmente a las dos especies de Acropora que se encuentran en el Caribe, ambas incluidas en la lista de la ESA y que desempeñan un papel crucial en los esfuerzos de restauración del coral en Florida y en otros lugares. Esta enfermedad puede ser un problema constante que amenaza la supervivencia de los viveros de coral que se encuentran en las zonas costeras de todo el sur de Florida. Asimismo, los factores de estrés ambiental comunes a los entornos cercanos a la costa de la región (por ejemplo, los elevados nutrientes procedentes de la escorrentía terrestre) pueden contribuir a aumentar la prevalencia de la enfermedad y la mortalidad de los corales. Realizamos un experimento para examinar la relación entre el enriquecimiento de nutrientes y la progresión de la enfermedad de la banda blanca en genotipos de Acropora cervicornis recogidos en viveros de coral locales. Estos genotipos han sido previamente caracterizados como resistentes o susceptibles a la enfermedad en base a experimentos de campo, y complementamos esta información con métricas fisiológicas y de rendimiento de los corales, tasas de progresión de la enfermedad y supervivencia para evaluar las respuestas de los corales a los estresores sinérgicos. Actualmente se están realizando análisis de expresión genética y de perfiles de comunidades microbianas para identificar los mecanismos moleculares relacionados con las respuestas al estrés y la susceptibilidad/resistencia a las enfermedades.
Acropora cervicornis mostrando la enfermedad de la banda blanca.
Identificación de biomarcadores genéticos de transmisión de SCTLD
En la actualidad se sabe poco sobre los mecanismos de transmisión de la SCTLD en los corales y sobre las posibles respuestas inmunitarias relacionadas con la susceptibilidad y la resistencia a la enfermedad. Nuestro grupo, en colaboración con la Dra. Nikki Traylor-Knowles, profesora de la UM-RSMAS, está aplicando enfoques ómicos para identificar biomarcadores genéticos de los corales relacionados con la transmisión. Hemos llevado a cabo varios experimentos de transmisión en el laboratorio, para los que se están realizando perfiles y análisis de expresión genética. Estos datos proporcionarán información sobre los mecanismos moleculares relacionados con las respuestas de los corales a los patógenos, y pueden identificar biomarcadores genéticos que indiquen la susceptibilidad y/o resistencia relativa en los genotipos de coral. Estos experimentos también contribuyen al desarrollo de otros parámetros de identificación de enfermedades mediante evaluaciones histológicas y de clasificación celular automatizada por fluorescencia, para comprender mejor las respuestas de los corales a la exposición a las enfermedades a un nivel holístico.
Cronología de la progresión de la SCTLD en un fragmento experimental de Montastraea cavernosa, con síntomas iniciales de la enfermedad en el día 5 después de la exposición inicial, procediendo a la formación de la lesión y a la pérdida de tejido en el día 11.
Publicación destacada
Van Sebille, E., Zettler, E., Wienders, N., Amaral-Zettler, L., Elipot, S., & Lumpkin, R. (2021). Dispersion of surface drifters in the Tropical Atlantic. Frontiers in Marine Science, 7, 1243.
Resumen: El Océano Atlántico Tropical ha sido recientemente fuente de enormes cantidades de macroalgas flotantes Sargassum que han empezado a inundar las costas del Caribe, la costa occidental de África y el norte de Brasil. Sin embargo, aún no está claro cómo las corrientes superficiales transportan el Sargassum, restringido en gran medida al metro superior del océano, y si las trayectorias observadas de las derivas superficiales y los modelos oceánicos hidrodinámicos pueden utilizarse para simular sus trayectorias. Aquí, analizamos un conjunto de datos de dos tipos de traineras de superficie (38 en total), desplegadas a propósito en el Océano Atlántico Tropical en julio de 2019. Veinte de las boyas de deriva de superficie no tenían drogue y alcanzaban solo ∼8 cm en el agua, mientras que las otras 18 eran boyas de deriva estándar del Programa de Velocidad de Superficie (SVP) que tenían todas un drogue centrado alrededor de 15 m de profundidad....
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Los sedimentos de los arrecifes pueden actuar como vectores de enfermedades de pérdida de tejido de los corales pétreos
Studivan, M. S., Rossin, A. M., Rubin, E., Soderberg, N., Holstein, D. M., & Enochs, I. C. (2022). Reef sediments can act as a stony coral tissue loss disease vector. Frontiers in Marine Science, 2046.
Resumen: La enfermedad de pérdida de tejido del coral pétreo (SCTLD) se observó por primera vez en 2014 cerca de Virginia Key en el condado de Miami-Dade, Florida. El muestreo de campo, los experimentos de laboratorio y los enfoques de modelado han sugerido que los sedimentos del arrecife pueden desempeñar un papel en la transmisión de SCTLD, aunque no se ha probado experimentalmente un vínculo positivo. Realizamos un ensayo de transmisión ex situ utilizando un aparato de enfermedad estadísticamente independiente para comprobar si los sedimentos del arrecife pueden transmitir la SCTLD en ausencia de contacto directo entre el tejido coralino enfermo y el sano. Evaluamos dos métodos de inoculación de sedimentos: la inoculación por lotes de sedimentos recogidos en el sureste de Florida utilizando colonias enteras de Montastraea cavernosa enferma, y las inoculaciones individuales de sedimentos tras infecciones secundarias independientes de fragmentos de coral de ∼5 cm2. Se expusieron fragmentos sanos de las especies de coral Orbicella faveolata y M. cavernosa a estos tratamientos de sedimentos enfermos, así como al contacto directo con la enfermedad y a controles de sedimentos sanos...
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