Symbiodinium, en todos los océanos

Principal fuente de energía para la construcción de los arrecifes de coral, hogar de más de un tercio de la biodiversidad marina, la microalga Symbiodinium se encuentra más allá de los arrecifes, en los principales océanos del mundo (Atlántico, Pacífico, Indico) [ 1], en dos formas: una forma libre, flotando en las aguas superficiales del plancton; y una forma simbiótica viviendo especialmente dentro de un organismo unicelular [2].

Esta observación resulta del trabajo realizado por un equipo de la federación de investigación Tara Océans GO-SEE [3], que involucra principalmente a científicos del CNRS, CEA, Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah (Arabia Saudita) y de la Universidad de Auckland, Nueva Zelanda, publicado el 8 de noviembre de 2018 en Current Biology.

Para lograr estos resultados, los científicos han analizado la presencia, la diversidad y la actividad de Symbiodinium entre los miles de millones de secuencias de ADN y ARN recolectadas en más de 100 estaciones, tanto pelágicas como de arrecifes, durante la expedición Tara Océans. También analizaron el catálogo de genes de Tara Océans que contiene 116 millones de genes eucariota y su nivel de expresión en los océanos. Se midieron varios genes del metabolismo de las Symbiodinium, incluidos los implicados en la fotosíntesis, el metabolismo de los lípidos, la glucólisis y la asimilación de nitrógeno.

La mayoría de los grupos genéticos de Symbiodinium (o clados [4]) conocidos en arrecifes de coral han sido detectados en plancton, con una preponderancia de clados A y C. El predominio en los océanos del clado A, que es el más ancestral, confirma la hipótesis de que esta microalga apareció por primera vez en los océanos hace unos 160 millones de años, antes de colonizar los ecosistemas costeros en simbiosis con los invertebrados.

Queda por determinar si estas Symbiodinium pelágicas pueden restablecer unas simbiosis dentro de los arrecifes de coral después de sus viajes transoceánicos. Si es así, el océano sería un enorme reservorio y removedor genético de células de Symbiodinium, que podrían, en cualquier momento, repoblar los ecosistemas de arrecifes amenazados por el cambio climático.

Referencias del artículo:

Worldwide occurrence and activity of the reef-building coral symbiont Symbiodinium in the open ocean, Johan Decelle, Quentin Carradec, Xavier Pochon, Nicolas Henry, Sarah Romac, Frédéric Mahé, Micah Dunthorn, Artem Kourlaiev, Christian R. Voolstra, Patrick Wincker, Colomban de Vargas, Current Biology, 8 de noviembre de 2018.

https://doi.org/10. 1016 / j.cub.2018.09.024

Contactos de investigadores:

Johan Decelle

Ex investigador postdoctorado del laboratorio AD2M, hoy en el Laboratorio de Fisiología Celular y Vegetal, en Grenoble (CNRS/UGA /CEA/INRA).

Tel :  +33 (0) 6 80 15 46 29  /  johan.decelle@univ-grenoble-alpes.fr

Colomban de Vargas

Director de investigación del CNRS en el laboratorio "Adaptación y diversidad en medio marino" (AD2M, CNRS/ SU), director de la federación de investigación Tara Océans GO-SEE

Tel:  +33 (0) 6 47 39 24 04 /  vargas@sb-roscoff.fr

Elodie Bernollin

Directora de la comunicación en la Fundación Tara Expéditions.

Tel : +33 (0) 6 95 73 26 88 / elodie@taraexpeditions.org

Priscilla Dacher

Contacto de prensa CNRS

Tel:  +33 (0) 1 44 96 46 06 / priscilla.dacher@cnrs-dir.fr

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[1] No se ha encontrado rastro de Symbiodinium en los océanos polares (Ártico y Antártico).

[2] Ver comunicado de prensa: Cuando la simbiosis de coral navega.

[3] La federación de investigación GO-SEE (Global Ocean Systems Ecology & Evolution) está supervisada por el CNRS, CEA, la Fundación Tara Expéditions, Universidad de la Sorbona, PSL, Inserm, ENS París, IRD, EPHE, la Universidad de Evry-Val-d'Essonne, la Universidad Paris-Saclay, la UPVD, AMU, la Universidad de Toulon, la Escuela Central de Nantes, la Universidad de Nantes, UGA, EMBL y la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

[4] El clado es un grupo filogenético con un ancestro común.

Tara Pacific, la expedición

"Queríamos estudiar el ecosistema de coral en todo el Pacífico, de este a oeste y de norte a sur", recuerda Romain Troublé, director de la Fundación Tara Expéditions. El confiesa sentirse aliviado de que el barco haya regresado a puerto en buenas condiciones, después de dos años y medio de operaciones continuas.

Los marineros, sacudidos por una transatlántica agitada, viven el final de la misión con agrado. "Hay un poco de nostalgia, pero sobre todo un gran deseo de reunirnos con nuestras familias", dice Martin Hertau, capitán de Tara. “Pero sabemos que después del descanso, renacerá una sola idea: volver a zarpar”.

"Al comparar los datos recopilados en todo el Océano Pacífico, esperamos identificar el componente estable del microbioma; es decir, la microfauna esencial, común a todos los sitios", precisa Serge Planes, responsable científico de la expedición. "Estudiaremos también el componente variable, para tratar de entender de dónde proviene esta variabilidad y si puede explicar ciertas resistencias o adaptaciones locales".

En la mira de los investigadores, está el problema del blanqueamiento de corales, un fenómeno directamente relacionado con el cambio climático, que se ha acelerado durante los últimos veinte años, habiendo diezmado alrededor del 20% de los arrecifes del mundo.

Casualmente, varias olas de blanqueo coincidieron con el paso de Tara. Eso permitió a los investigadores tomar el pulso de los corales del Pacífico en momentos de crisis. "Hasta ahora, estos episodios de blanqueamiento eran bastante globales. Por primera vez, el fenómeno parece muy localizado. En las Samoa, por ejemplo, hemos visto hasta un 90% de mortalidad, pero en Polinesia y las Islas Cook, hemos encontrado sitios muy saludables".

Para obtener la mayor cantidad de información de las decenas de miles de muestras recolectadas, la mayor parte se analizará en el Centro Nacional de Secuenciación, el Genoscope. En Evry, en la región de París, el microbioma de los corales, peces y agua del entorno de los arrecifes se identificará mediante varios análisis genéticos. "Ya hemos secuenciado muestras de tres islas en un proyecto piloto, para validar la metodología con el consorcio científico. La mayor parte de la secuenciación comenzará realmente el próximo año", detalla Patrick Wincker, director del Genoscope, en el CEA. “Este es uno de nuestros proyectos de secuenciación más importantes: movilizará de 15 a 20 personas durante al menos dos años".

Habrá por que ser pacientes antes de sacar las enseñanzas de las muestras recolectadas en los últimos dos años, con la esperanza de obtener una mejor comprensión de este ecosistema vital para el planeta. Los arrecifes de coral representan solo el 0.2% de la superficie del océano, pero son el hogar de un tercio de la biodiversidad marina.

En la Fundación Tara Expéditions, ya germinan las próximas misiones. Mientras, la goleta estará en obras de rejuvenecimiento por 6 meses. "Tenemos varias misiones planificadas”, menciona Romain Troublé. “Entre los grandes proyectos, nos gustaría realizar una nueva expedición en el Ártico, para la cual estamos buscando patrocinadores”. La misión "Tara Pacific" ha costado unos 10 millones de euros, procedentes de varios socios privados y públicos.

Yann Chavance

De regreso en Lorient

Después de dos años y medio de navegación en el océano Pacífico, donde se concentran más del 40% de los arrecifes de coral del mundo, la goleta Tara regresa a Lorient, su puerto de origen en Bretaña, este 27 de octubre. La Expedición Tara Pacific, iniciada por la Fundación Tara Expéditions, ha explorado, con un nuevo enfoque y en una escala geográfica sin precedentes, el impacto de las presiones antrópicas sobre los arrecifes de coral del Pacífico.

Desde el Canal de Panamá hasta Japón (2016-2017), desde Nueva Zelanda hasta China (2017-2018), Tara ha recolectado más de 36,000 muestras en 32 sitios coralinos. Es la mayor campaña científica dedicada a este ecosistema. Desde su partida de Lorient en mayo de 2016, la goleta ha recorrido 100.000 km y visitado treinta países.

La salud de los arrecifes de coral observada es muy contrastada. Ellos responden de manera diferente al estrés global y local. Tara Pacific ofrece la oportunidad única de disociar los efectos de las perturbaciones locales (contaminación, urbanización, sedimentación debida a la erosión del suelo, técnicas de pesca invasiva, etc.) del impacto de los cambios globales (calentamiento climático global, acidificación del océano...), y de medir el estado de salud de las poblaciones de coral sometidas a ambos tipos de alteración.

Esta primera observación recalca la importancia del desarrollo local sostenible para la salud de estos ecosistemas. El cambio climático global no aminora la importancia de políticas y prácticas públicas ambiciosas y sostenibles.

Los datos recopilados permitirán comprender el funcionamiento de los corales y los microorganismos que lo constituyen. El estudio de su genoma proporcionara información sobre los mecanismos que rigen la capacidad del coral para aclimatarse a las variaciones del ambiente. Sera así posible identificar las condiciones óptimas para asegurar la supervivencia de los corales según los parámetros ambientales y biológicos de los arrecifes, así como de su microbiota (virus, bacterias, ...).

En la estela de la expedición Tara Oceans (2009-2013), Tara Pacific ofrecerá, gracias a los mismos métodos de secuenciación, almacenamiento de datos y análisis bioinformáticos, la posibilidad de describir los microorganismos de arrecifes de coral y sus interacciones aún desconocidas. 

Proporcionará a la comunidad científica internacional una base de datos inédita sobre los arrecifes de coral, que revelará la biodiversidad de un arrecife, a la vez genómica, genética, viral y bacteriana. Otro carácter específico de esta expedición: su enfoque multidisciplinario, que asocia a biólogos, genetistas, oceanógrafos, especialistas en plancton y peces de arrecife, bioinformáticos y médicos.

Kit de prensa disponible en: cloud.taraexpeditions.org

Nombre de usuario: Taracloud / Contraseña: Press_Media

Rumbo a Lorient

© Céline Bellanger/ Fondation Tara Expéditions

Transatlántica

Después de tres días sin viento, izamos las velas a la latitud de Saint-Pierre-et-Miquelon. Un saludo al faro de Cape-Race, la última referencia terrestre visible, antes de la transatlántica. Salvo algunos barcos de pesca, Tara navega casi solitaria rumbo al este. Esta ruta de regreso por el Atlántico Norte es poco practicada por los veleros en esta temporada. Las áreas de baja presión atmosférica, las depresiones, generan vientos a veces violentos que recorren grandes distancias. Se levanta un oleaje en un mar que va de agitado a muy agitado.

 Video: Transatlántica    © Céline Bellanger – Martin Hertau / Fondation Tara Expéditions

Esta "ruta de depresiones” permite a Tara navegar hacia Europa a una velocidad promedio de 10 nudos. Durante tres días, con vientos de Fuerza 9, ráfagas de hasta 57 nudos, y olas de seis metros.

Estas condiciones, aunque habituales en la temporada, inducen los marineros a estar atentos a cada evolución meteorológica, para evitar los sectores de vientos demasiado fuertes y el mar formado. La tripulación debe ser más cautelosa en sus movimientos, asegurarse de que todo esté amarrado; los científicos dejan de muestrear. Turnos de noche, tareas de mantenimiento... El tiempo parece más difuso, cada uno adapta su ritmo a lo que impone el Atlántico.

Alrededor de Tara, el océano ofrece un espectáculo poderoso, difícil de fotografiar por los movimientos. Las gaviotas y los frailecillos parecen bailar en las olas encrespadas, que se hinchan y echan a correr sin parar. En la distancia, el horizonte, la promesa de la próxima escala en Irlanda, y el regreso a Lorient, el 27 de octubre.

Céline Bellanger

"En las fuentes de la Vida” por Eric Karsenti

Eric Karsenti es investigador en biología, director científico de la Fundación Tara. Fue el director científico de la expedición Tara Oceans (2009-2013). Él nos presenta su último libro "En las fuentes de la Vida” (“Aux sources de la Vie").

"En las fuentes de la Vida", ¿trata de nuestros orígenes en la Tierra?

Trata de nuestros orígenes, pero en un sentido amplio. Mi intención era contar cómo ha aparecido la vida en la Tierra, muy probablemente en los océanos, pero también contar cómo la vida ha pasado de organismos simples a creaciones tan complejas como nuestros ojos, por ejemplo. El origen y la complejidad de la materia viva. Por eso, desarrollo dos ejes en paralelo, tanto los orígenes como los mecanismos que permiten que se formen y desarrollen las células y los organismos vivos.

¿Cuál es la relación con Tara?

En 2009, asumí la dirección científica de la expedición Tara Oceans (2009-2013), cuya ambición era comprender la diversidad de los organismos que existen en el Océano y cómo aparecieron a lo largo del tiempo.

Durante casi cuatro años, hemos recolectado una enorme diversidad de microorganismos marinos, de los cuales entre 50 y 80% eran desconocidos anteriormente. Descubrimos que interactúan entre sí, mucho más allá de nuestras expectativas.

La importancia de esta interdependencia fue uno de los principales descubrimientos de esta expedición. El estudio de los resultados obtenidos está todavía en curso. Sin duda, nos permitirán contestar unas de las grandes preguntas que formulo como biólogo celular, y que desarrollo en este libro.

¿Entonces, la materia viva, las especies, se adaptan y "evolucionan" según el entorno o las comunidades que interactúan con ellas? ¿Qué sabemos hoy?

Es un poco complicado. Realmente no me gusta el término de evolución. La idea darviniana clásica es que variaciones sucesivas y progresivas en el genoma ocurren al azar. Se conservan las que mejoran la capacidad de los organismos para funcionar. Es la selección natural. Esta idea no es falsa, pero es muy insuficiente.

Personalmente, creo que la complejidad y la eficacia de los organismos actuales provienen de múltiples intercambios de genes y de interacciones celulares complejas entre organismos. El entorno, por supuesto, determina cuáles se propagan en mayor número, lo que lleva a los complejos ecosistemas que conocemos hoy. Pero nos espera mucho trabajo para verificar estas ideas. Los primeros resultados de Tara Oceans sugieren pistas interesantes.

Usted cuenta diferentes episodios de la historia de la ciencia y cómo se relaciona con la historia de la tecnología, con su progreso. En su opinión, ¿cuál es el mayor avance tecnológico para la biología marina?

Se dieron numerosos avances tecnológicos para el muestreo eficiente que hemos realizado en un barco como Tara. Pero lo que realmente ha revolucionado la biología marina son los nuevos métodos de secuenciación de ADN de alto rendimiento, acoplados a la informática y a los métodos de imagen cuantitativa y tridimensional; todo eso, junto con el uso de inteligencia artificial para cuantificar automáticamente la diversidad de los organismos que forman el plancton.
 

Hoy, en biología marina, ¿con cuál frontera del conocimiento nos topamos?

Veo dos fronteras: el origen de la complejidad de los organismos actuales que se ha desarrollado en el océano, por un lado; y lo que determina la distribución tridimensional de las especies dentro del océano, por otro lado.

Usted, Eric, como investigador, ¿qué le gustaría descubrir ahora?

Los mecanismos químicos, biológicos y físicos que subyacen a la aparición de los organismos complejos que somos.

¿Qué le ha motivado a escribir este libro?

Desde elefantes hasta insectos y bacterias, ¿cómo no maravillarse ante la loca diversidad de la vida? ¿Y qué hay de la maravillosa complejidad que es un ser humano? ¿Cómo se forman nuestros órganos a partir de la única célula microscópica de la que todos venimos? Es vertiginoso, si uno piensa que en otra escala, esta célula es el producto de miles de millones de años de evolución, inscritos en su ADN. ¿Por qué "milagro" ha surgido la vida?

Eso es lo que quería describir. Existen pocos libros sobre la biología moderna. Durante mucho tiempo, he querido escribir un libro de divulgación científica accesible a la mayor cantidad de personas posible. Sin la expedición Tara Oceans, no sé si lo hubiera escrito.

« Aux Sources de la Vie », Eric Karsenti, éditions Flammarion, disponible en línea

New-York, Boston y la transatlántica

 ©Celine-Bellanger/ Fondation Tara Expeditions