No tengo la menor duda que cuando miran sus corales, conforme van creciendo y formando nuestros pequeños arrecifes quedamos sorprendidos y maravillados, no solo por su belleza, sino también, porque vamos realizando lo complejo que son estos organismos.
Parte de esa complejidad, no solo es porque los corales fotosintéticos tienen una relación con un alga simbionte, la zooxantela, sino que esa relación es tan solo una pequeña parte de la fotografía que también está formada por muchas más relaciones constituidas por los organismos que viven en su holobionte coralino, como introducimos en la primer entrega de este tema. Que por cierto, si no han leído esa primer parte los invito a hacerlo de previo a continuar con esta segunda entrega.
Decía el psicólogo Richard Bandler que “Cuando uno no maneja su propio autobús, no importa mucho donde proyecte ir, porque no llegará de ningún modo” y nada más cierto que ello, cuando no tomamos decisiones con conocimiento no llegaremos donde queremos.
En nuestro pasatiempo tenemos que tomar decisiones y las mismas pueden ser grandes o pequeñas. Si tenemos conocimiento sabremos lo que puede suceder y anticiparnos a futuros problemas. Si comprendemos que un exceso de nitratos y fosfatos traerán consecuencias de algas indeseables y otros problemas, sabremos que no podemos permitir que estos suban a valores indeseables y así sucesivamente con otros tópicos de nuestro pasatiempo.
También estas decisiones las podemos tomar por reacción o por prevención, nos guste o no, está en nosotros asumirlas con responsabilidad y conocimiento y hacer la diferencia en nuestro pasatiempo.
Siendo entonces que nuestros corales son organismos complejos y frágiles, tomar decisiones desinformadas en nuestro pasatiempo nos harán llegar a pagar, tarde o temprano, resultados negativos.
¿Pero, qué tiene que ver esto con la buena salud del holobionte en nuestros acuarios?
En respuesta simple, mucho, pues no son pocas las malas prácticas que tenemos como acuaristas y que parten de tomar decisiones sin conocimiento, como usar antibióticos para tratar problemas de cianobacterias o algún problema patológico de un pez en el acuario y no en el acuario hospital, dosificar a ciegas carbono orgánico, aminoácidos u otros productos que nos venden como milagrosos en desconocimiento del impacto para el ecosistema como un todo o bien, como hablamos en la primer entrega, para aquella comunidad de organismos microscópicos que viven en el coral, que son hospedados por el coral y tienen relaciones simbióticas fundamentales para el coral.
Cuando dosificamos a ciegas, por ejemplo, fuentes de carbono, dígase nopox (o similares), vodka, vinagre, azúcares, incluso locuras como miel de abeja, arroz u otras tonteras que se proponen en videos de YouTube para ganar tráfico, simplemente creamos desequilibrios en el ecosistema cerrado que tenemos.
Sugerir aumentar el carbono orgánico para que exista mayor fuente de alimentación para las bacterias en la columna de agua, su reproducción y por tanto, un mayor consumo de nitrógeno y fósforo parte de una premisa correcta, a mayor población de bacterias, mayor consumo/oxidación de los compuestos nitrogenados. Pero el problema de este manejo a ciegas es que podemos causar un desbalance por un exceso de carbono orgánico usado, así como, un consumo mayor del nitrógeno que debe estar presente.
Cuando dosificamos a ciegas esta fuentes de carbono orgánico, pues nos dicen que resolverán el problema de cianobacteria, lo único que podríamos lograr, por no tomar una decisión informada, es aumentar el desequilibrio por exceso de dosificación de carbono orgánico y llevar también la alteración al nitrógeno pues desconocemos el impacto que ha causado esa fuente de alimentación para una mayor densidad de bacterias que consumen los compuestos nitrogenados.
Lo mismo es cierto cuando también abusamos del uso de aminoácidos, con ese abuso podemos causar desequilibrios al alterar el ideal de nitrógeno total que debe estar presente en nuestro ecosistema.
Recordemos que el equilibrio está en 12.400 moles de carbono orgánico, 147 moles de compuestos nitrogenados y 1 de fósforo. A hoy el único instrumento que tenemos para no hacer esas dosificaciones a ciegas es usando test N DOC de Triton.
Más adelante estaré profundizando en la importancia del holobionte coralino, por ahora quiero llamar su atención indicando que este es fundamental para la asimilación del nitrógeno, juega un rol fundamental durante el ciclo de los nutrientes, del carbono ya apuntado, del azufre y el fosfato, así como la síntesis de vitaminas, la producción de metabolitos secundarios y otros procesos.
Investigaciones recientes sugieren que el microbioma también desempeña un papel fundamental en la aclimatación del huésped y el mantenimiento de la homeostasis del holobionte en diferentes condiciones ambientales, pues estos microbios pueden conferir tolerancia al estrés ambiental a los corales, algo sumamente importante cuando compramos un fragmento de coral, pues si sabemos que el acuarista que vende el mismo comprende la importancia del holobionte coralino, lo cuida con buenas prácticas y lo fortalece, por ejemplo con Coral Vitality de Fauna Marin, está dándonos fragmentos de coral con mayor potencial para adaptarse al nuevo acuario.
Recientemente he venido usando Coral Vitality de forma regular en mi acuario y me he encontrado que tanto mis fragmentos de coral como la colonia donante se recuperan de mejor manera, al menos visualmente, de cuando antes no usaba ese producto.
Aunque mis apreciaciones no son más que ello, no me extraña que tanto la colonia como los fragmentos se estén recuperando más prontamente, pues la variación de la simbiosis microbiana puede producirse a través de los cambios de la frecuencia microbiana, por transferencia horizontal de genes entre especies o por la adquisición de nuevas cepas microbianas.
Pero volviendo al tema del microbioma coralino y lo fácil que es quebrar el equilibrio por decisiones nuestras no fundadas, un exceso de carbono orgánico es un exceso de combustible para las bacterias, es un exceso de alimento para las bacterias en la columna de agua y que podría tentar a ciertas bacterias en el holobionte coralino a buscar los alimentos en esa columna de agua y no en el coral como algunas investigaciones lo han venido estudiando en arrecifes que se están viendo afectados por mayor presencia de carbono orgánico en sus aguas dada la contaminación que les llega por nuestras actividades humanas.
Para que tengamos clara la importancia de microbioma coralino y por qué debemos cuidar nuestras prácticas en el acuario para no dañarlo, les voy a compartir una frase lapidaria del Dr. Steven Robbin del Centro Australiano de estudios de material genético de la Universidad de Queensland:
“Los corales dependen de microorganismos para sobrevivir”
Gracias al trabajo de este investigador se secuenció el genoma de los huéspedes del coral porites lutea y se estableció que la zooxantela presente es la Cladocopium C15 y que hay presencia de 52 tipos bacterias y arqueas. Al examinar los genes de cada uno de estos huéspedes, que componen el holobionte, infirió cuál era su simbiosis. Logró demostrar que el porites lutea y su zooxantela no tiene genes para producir varias vitaminas B esenciales, pero gracias a las bacterias y arqueas presentes esta es aportada por ellas. Recordemos que la vitamina B es fundamental para poder obtener de los alimentos energía y que su falta puede causar anemia, por tanto, problemas para que el coral sobreviva y quede más expuesto a enfermedades.
En nuestro acuario los corales están expuestos a sufrir estrés por razones químicas, físicas o biológicas, este estrés puede crear una disrupción en la asociación simbiótica del coral con sus huéspedes y derivar en problemas que en muchas oportunidades no nos explicamos porque suceden y ello tiene mucho que ver en que desconocemos la gran importancia del microbioma coralino.
En los últimos años gracias a las investigaciones realizadas en el holobionte coralino y los avances que estas nos han dado, ha quedado claro que los cambios en la composición del holobionte coralino se correlacionan con la aparición de signos de enfermedades y, o blanqueamiento, lo que deja en evidencia el vínculo entre los microbios, la salud de los corales y la estabilidad del ecosistema de los arrecifes.
Veamos a mayor profundidad esto que he señalado y que deja claro el importante rol de estas comunidades bacterianas que las podemos desagrupar en Proteobacterias, Bacteroides, Cianobacterias y Firmicutes. De estas los géneros Endozoicomonas, Vibrio y Serratia son los más representados. Incluso se ha documentado que las especies bacterianas muestran un alto nivel de especificidad con su anfitrión coralino.
Estos simbiontes bacterianos juegan un rol clave en el holobionte, y como ya brevemente les había referenciado le permiten la adquisición y el ciclo de nutrientes tales como el carbono, el nitrógeno, el azufre y otros metabolitos, así como la regulación de radicales de oxígeno, que son un tipo de molécula inestable que contiene oxígeno y cuya acumulación en las células puede dañar el ADN, el ARN, las proteínas y causar la muerte de las células.
También estos simbiontes bacterianos le ayudan al coral en la degradación de metales, el control de crecimiento y la nutrición de la Symbiodiniaceae, donde encontramos el género del Symbiodinium que comúnmente le llamamos zooxantela. Adicionalmente estas bacterias simbiontes protegen al coral de patógenos y le dan tolerancia al estrés.
Para profundizar y entender lo anterior debemos recordar que los corales en su entorno natural viven en un entorno pobrísimo de nutrientes, pero sus algas simbiontes, las zooxantelas, requieren de estos nutrientes que prácticamente no existen en las aguas circundantes de los arrecifes coralinos. Es ahí donde está la importancia de estas bacterias simbiontes, pues, cuando la disponibilidad de nitrógeno disminuye en el medio ambiente, las bacterias pueden suministrar al huésped con nitrógeno orgánico. Esa microbiota alberga organismos nitrificantes que transforman el amonio en nitratos, pero también hay organismos desnitrificantes que reducirán el nitrato no consumido a dinitrógeno. Sea, estas bacterias transforman los desechos producidos por el coral a compuestos no tóxicos en un complejo proceso que permite regular el ciclo del nitrógeno y evitar la acumulación de desechos nitrogenados que podrían alterar la homeostasis del coral, sea el equilibrio entre todos los sistemas que se necesitan para sobrevivir y funcionar correctamente.
También, como señalé estas bacterias pueden regular la densidad de zooxantela por el ciclo anterior y el fosfato y así mantener densidades equilibradas en el symbiobinium. De hecho, el amonio producido por el coral es una fuente de nitrógeno preferida para la zooxantela sobre el nitrato, ya que este último puede reducir la actividad fotosintética comparativamente contra el uso del amonio. Pero la regulación de la densidad de la zooxantela se da debido a la coexistencia de bacterias nitrificantes y desnitrificantes en el holobionte. Estas por un lado oxidan anaeróbicamente el amonio y por otro, luego las desnitrificantes convierten el amonio a nitratos en dinitrógeno que al estar en esta forma restringen a las zooxantelas de su uso para la fotosíntesis que es la que hace que se aumente la densidad de esta algas por mayor abundancia o no de energía disponible para los procesos metabólicos. En términos simples, por esta vía se mejora la salud de los corales al mantenerse un equilibrio en la zooxantela que a su vez entrega desechos que alimentan al coral.
Ampliando el análisis podemos abordar ahora las comunidades diazotróficas en el coral y constituidas por cianobacterias y bacterias las cuales son fundamentales en ese entorno de aguas pobres de nutrientes en las que viven los corales ya que proporcionan nitrógeno derivado diazotróficamente, sea, fijando el nitrógeno atmosférico y se lo entregan tanto al coral como a la zooxantela para su uso.
Es así que gracias a estos dos procesos explicados los corales pueden prosperar y obtener fuentes nitrogenadas en aguas que son pobres en nutrientes.
Pero sigamos, en esta comunidad de microbios también están los endozoicomonas que son un género de bacterias marinas de la familia hahellaceae que, nuevamente, en ese entorno pobre de nutrientes en los que viven los corales en su ambiente natural le permite la adquisición de nutrientes y llevar adelante el ciclo de compuestos orgánicos pues tienen la capacidad de metabolizar el dimetilsulfoniopropionato (DMSP) que es una molécula producida por el alga Symbiodiniaceae para mitigar el estrés osmótico. Estas bacterias transforman el DMSP en dimetilsulfuro el cual reacciona con compuestos tóxicos y los elimina.
Otro papel clave de la microbiota es proporcionar protección contra patógenos por medio de diferentes estrategias, como sería la exclusión competitiva, de ahí la importancia de mantener en robusto equilibrio esa microbiota y no alterarla con nuestras prácticas desinformadas. También el combate de los patógenos se la por la producción de antibióticos, metabolitos secundarios y la inhibición de la percepción del quórum o autoinducción, que es un mecanismo de regulación de la expresión genética en respuesta a la densidad de población celular. Las células involucradas producen y excretan sustancias, llamadas autoinductores, que sirven de señal química para inducir la expresión genética colectiva. La producción de autoinductores permite la señalización química lo que implica que ello le permite a las bacterias modular su expresión génica, es decir, el proceso por el cual el código genético de un gen se utiliza en la síntesis de un producto génico funcional y por medio de ello la densidad de población celular.
Tanto las bacterias grampositivas como gramnegativas utilizan estas señales para regular sus actividades fisiológicas, como simbiosis, virulencia, motilidad y producción de antibióticos. Así que la inhibición de la detección del quórum bacteriano se da para la prevención de infecciones.
Pero sigamos un paso más y volvamos a ampliar la visión de la microbiota, y es así como llegamos al moco del coral que consta de glicoproteínas poliméricas y lípidos que operan como una barrera de defensa para proteger al coral contra patógenos invasores.
Tanto los comensales como los patógenos que viven en la capa superficial del moco emplean glicosidasas para utilizar fuentes de carbono y nitrógeno dentro del moco de coral, pero los problemas surgen cuando las bacterias comensales pierden el equilibrio permitiendo con ello el establecimiento de patógenos invasores, pero mientras se mantenga el equilibrio se reduce la presencia de patógenos y con ello las enfermedades del coral.
La producción de antibióticos dentro de la capa de moco previene que nuevos patógenos se asienten en la superficie del coral.
Para ir terminando la entrega de hoy, la microbiota también incluye muchos otros microbios, como las arqueas, los protistas y hongos.
Las arqueas están también implicadas en el ciclo del nitrógeno que ya describía. Los protistas unicelulares y los coralólidos (ciliados y dinoflagelados) han sido identificados como un importante actor endosimbiótico e incluso, cuán sano está un coral se puede determinar por la mayor o menor presencia de estos.
El esqueleto de muchos corales está dominado por microalgas filamentosas tipo Ostreobium las cuales se estima evolucionaron conjuntamente con el coral y el simbionte Symbiodiniaceae. Esta microalga filamentosa Ostreobium puede proporcionar, estiman los investigadores, potencialmente una fuente alternativa de energía al coral anfitrión durante el momento de blanqueamiento que implica la expulsión de la zooxantela y que es su gran fuente de alimentación.
En este holobionte coralino también hay hongos, anteriormente considerados como patógenos, pero hoy se cuestiona ello y su verdadera función. Se estima que estos también contribuyen al ciclo del nitrógeno explicado, a la tolerancia al estrés y a la reducción de la bioerosión parasitando algas endolíticas sometidas a estrés medioambiental.
1: (Endolitos) Transporte de fotosintatos (Productos químicos resultantes de la fotosíntesis)
2: (Archeas) Ciclo del Nitrógeno
3: (Symbiobinium) Principal fuente de carbono y producción de DMSP que podría desempeñar un papel como antioxidante y de control de la población bacteriana. Protección contra los rayos UV.
4: (Symbiobinium)Proporciona refugio y protección, y participa en el ciclo de los nutrientes.
5: (Virus) Transferencia de genes. Terapia natural con fagos mediante la eliminación de patógenos bacterianos y control en la proliferación de algas.
6: (Bacterias y Cianobacterias) Ciclo de nutrientes (Azufre, Carbono, Nitrógeno). Control biológico de patógenos. Degradación de DMSP. Influir en el asentamiento y la metamorfosis de las larvas de coral. Y posible modulación del microbioma del coral.
7: (Bacterias y Cianobacterias) Refugio, protección y fuente de nutrientes.
8: (Hongos) Actividad antimicrobiana, puede desempeñar un papel relacionado con la biomineralización, la protección de la célula esquelética y la protección contra los rayos UV. Puede participar en los ciclos del Carbono y el Nitrógeno.
A y E: Hacen disponible las fuentes de Carbono y Azufre a través del catabolismo del DMSP.
B y D: Hacen disponible las fuentes de Nitrógeno.
C: Transfiere genes benéficos.
F: Intercambio de Nutrientes.
Visto lo anterior y comprendido el gran valor del holobionte coralino, vale volver a cuestionarnos cómo por medio de prácticas desinformadas que ejecutamos en nuestros acuarios estamos afectando el holobionte coralino y por tanto, la buena salud de nuestros corales para enfrentar los problemas y terminar con muchas muertes que no nos explicamos.
Los espero en la siguiente entrega, la parte tercera del holobionte coralino.
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