Apenas unas semanas después del comienzo del verano, los becarios del Programa Coral Lorelei Ing, Taylor Gill, Zachary Zagon y Kenzie Cooke han trabajado duro procesando muestras de coral y realizando extracciones de ADN para preparar análisis ómicos que ayudarán a comprender mejor cómo la estructura genética de los corales influye en su resistencia a los factores de estrés ambiental. El Programa de Corales forma parte de la División de Química Oceánica y Ecosistemas(OCED) del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico(AOML) de la NOAA.
Ing y Gill trabajan con muestras del estudio Urban Coral Population Genetics, dirigido por el doctor Michael Studivan, mientras que Zagon y Cooke trabajan con muestras del experimento de la doctora Ana Palacio, que estudia los efectos de los nutrientes y otros factores de estrés ambiental en la transmisión de enfermedades entre especies de coral. Tanto Studivan como Palacio son científicos del Instituto Cooperativo de Estudios Marinos y Atmosféricos(CIMAS) de la NOAA, situado en la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas, Atmosféricas y de la Tierra, que trabajan conjuntamente con el Programa de Corales del AOML.
Studivan, doctorado en genética de poblaciones de coral urbano
El objetivo último de la investigación de Studivan es analizar la estructura genética de las poblaciones de coral en arrecifes costeros urbanizados en comparación con los arrecifes de alta mar para comprender el papel que los corales urbanizados pueden desempeñar en la persistencia de arrecifes de alta mar muy degradados. Si se determina que los corales urbanos son más resistentes a los factores de estrés ambiental que los corales de alta mar, la comprensión de la estructura genética de los corales urbanizados podría desempeñar un papel integral en la mejora de la capacidad de recuperación de los arrecifes de coral de alta mar. Por factores de estrés ambiental se entienden todas las condiciones, como las elevadas temperaturas oceánicas, el enriquecimiento en nutrientes y las enfermedades, que tienen un impacto adverso en los arrecifes de coral.
Lorelei Ing es una becaria Ernest F. Hollings que realiza sus prácticas en el AOML durante el verano, y Taylor Gill es el actual becario del Programa Coral a través de CIMAS. Aunque las dos trabajan en el ámbito de la investigación de Studivan, ambas han desarrollado sus propios proyectos independientes. Ing está estudiando la caracterización de los simbiontes algales de los corales urbanizados, costeros y de alta mar, para comprender mejor las diferencias entre las poblaciones de coral y su posible resistencia al estrés. Por simbionte algal se entiende el organismo eucariota que se encuentra en el tejido de un coral y que produce los nutrientes que el coral necesita mediante fotosíntesis a cambio de refugio, creando una relación simbiótica o de beneficio mutuo. Además de su trabajo en el AOML, Ing está estudiando para licenciarse en Ciencias Biológicas y Estudios Clásicos en el Smith College. El proyecto de Gill se centra en la evaluación del reclutamiento larvario de los hábitats urbanos de coral en el Puerto de Miami mediante imágenes de fluorescencia in situ.
La doctora Palacio se centra en la enfermedad de pérdida de tejido del coral pétreo y los co-estresores ambientales
La investigación de Palacio, con la ayuda de los becarios Zagon y Cooke, trata de identificar los factores ambientales que contribuyen a la enfermedad de pérdida de tejido del coral pétreo (SCTLD), en concreto las temperaturas estacionales y el enriquecimiento de nutrientes común en los hábitats arrecifales cercanos a la costa de Florida. En última instancia, este proyecto contribuirá a entender por qué la SCTLD ha podido persistir durante los últimos nueve años.
Zagon estudia actualmente en la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas, Atmosféricas y de la Tierra de la Universidad de Miami, donde cursa un máster de Ciencias Profesionales (MPS) en Ecología Marina Tropical. Al igual que Ing y Gill, ha diseñado un proyecto para evaluar la caracterización de los simbiontes algales de los corales del experimento de Palacio y determinar si múltiples factores de estrés afectan a las asociaciones de corales y algas, así como a la susceptibilidad a las enfermedades. Durante su estancia en prácticas, Zagon ha orientado esta experiencia práctica a completar su licenciatura MPS en la Universidad de Miami. Con la culminación de su proyecto de investigación bajo la dirección de la Dra. Palacio, pretende graduarse a principios de agosto.
Kenzie Cooke también ha estado trabajando diligentemente con el Dr. Palacio como Estudiante Asistente de Pregrado trabajando a través de CIMAS. Cooke asiste al Programa Coral en el AOML en experimentos y análisis químicos del agua relacionados, además de ayudar con las necesidades actuales y futuras de diseño y fabricación. Actualmente está obteniendo una licenciatura en Biología Marina y Ecología en la Universidad de Miami.
Extracción de ADN de muestras de coral
Para procesar las muestras de coral para las extracciones de ADN, los becarios deben conservar el tejido coralino en Zymoshield, un reactivo que mantiene la composición genética de la muestra. Esto permite que permanezca estable en condiciones ambientales. Antes de las extracciones, se añaden pequeñas perlas a las muestras de coral. A continuación, las muestras se introducen en un aparato llamado FastPrep, que hace vibrar los tubos de perlas y descompone el tejido coralino.
Este protocolo permite a los científicos purificar el ADN y utilizarlo para reacciones como la qPCR (reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa). Los internos cuantifican la pureza y la concentración de las muestras de ADN de coral extraídas mediante un dispositivo conocido como NanoDrop, que se utiliza para garantizar que las muestras pueden utilizarse en la qPCR. Una vez hecho esto, las muestras de coral se colocan en una placa de qPCR para preparar la reacción. La qPCR amplifica fragmentos de ADN coralino y, en este caso, identifica específicamente los clados de algas simbiontes entre las muestras de coral.
La investigación llevada a cabo por estos becarios desempeñará un papel clave en los proyectos en curso del Programa Coral del Laboratorio Oceanográfico y Atlántico(AOML) de la NOAA y el CIMAS para avanzar en los conocimientos existentes sobre la resistencia de los corales a enfermedades como la SCTLD y otros factores de estrés ambiental, al tiempo que contribuye a los "datos ómicos" existentes. Por "ómica" se entienden los datos obtenidos a partir del análisis del ADN, el ARN y cualquier otra fuente de ADN ambiental (ADNe) de los corales. El avance de los esfuerzos de recuperación y restauración del coral sólo es posible con la dedicación que estos becarios demuestran a diario.