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Uma nova pesquisa liderada por Yixian Zhen e Minjie Hu, da Carnegie, revela como as células de coral marcam algas amigáveis antes de ingeri-las, iniciando um relacionamento mutuamente benéfico. Esta informação pode orientar os esforços de conservação de corais de nível seguinte.
Seus trabalhos são publicados em Natureza Microbiologia.
Os corais são invertebrados marinhos que constroem grandes exoesqueletos a partir dos quais os recifes são construídos. Mas essa arquitetura só é possível por causa de uma relação mutuamente benéfica entre o coral e várias espécies de algas unicelulares chamadas dinoflagelados que vivem dentro de células individuais de corais. Essas algas convertem a energia do Sol em alimento usando um processo chamado fotossíntese e compartilham alguns dos nutrientes que produzem com seus hospedeiros corais.
Os recifes de corais têm grande valor ecológico, econômico e estético. Muitas comunidades dependem deles para alimentação e turismo. Apesar disso, a atividade humana está pressionando essas comunidades frágeis. O aquecimento dos oceanos, a poluição e a acidificação afetam essa relação simbiótica.
“Muitos corais são particularmente sensíveis a temperaturas elevadas”, explicou Hu. “À medida que os oceanos esquentam, eles perdem algas, passam fome devido à falta de nutrientes e morrem, um fenômeno chamado branqueamento, porque deixa o esqueleto do coral com uma aparência branca fantasmagórica”.
Por vários anos, equipes de pesquisadores da Carnegie, incluindo Zheng e Hu, têm elucidado os mecanismos moleculares e celulares subjacentes à simbiose coral-alga. A compreensão desses processos pode informar estratégias para prevenir o branqueamento e promover a resiliência dos corais.
Neste novo estudo, os pesquisadores – incluindo Yun Bai de Carnegie e Xiaobin Zheng – implantaram sofisticadas ferramentas de bioinformática e biologia molecular para revelar os primeiros passos da simbiose, durante o qual as algas são absorvidas pelo coral. Eles encontraram uma molécula chamada LePin, que o coral secreta. Ele está concentrado na boca dos corais, onde pode se ligar às algas que chegam, marcando-as para serem absorvidas pelas células dos corais.
“Entender como os corais dizem quais algas absorver é um passo importante na coleta de informações que nos ajudarão a mitigar o branqueamento dos corais”, disse Zheng.
LePin é conservado evolutivamente entre corais moles, corais duros e anêmonas que realizam simbiose com algas, o que significa que pode ser um bom alvo para os esforços de engenharia genética de corais em risco para aumentar sua resistência diante dos aumentos de temperatura.
“Obter uma compreensão mais profunda do LePin pode nos permitir diferenciar como algumas espécies de coral são mais capazes de identificar e absorver algas resistentes ao calor do que outras”, explicou Zheng. “Uma vez isoladas, as sequências LePin que são capazes de identificar algas mais resistentes e resistentes ao calor podem ser transplantadas para populações de corais vulneráveis para reduzir os eventos de branqueamento”.
Em 2020, Zheng foi selecionado como um dos 15 cientistas premiados com uma bolsa altamente competitiva da Fundação Gordon e Betty Moore para apoiar a pesquisa sobre simbiose em sistemas aquáticos. Ela tem desenvolvido a tradição de longa data de Carnegie de desenvolvimento de organismos modelo para entender os mecanismos moleculares da endossimbiose em corais. Esses esforços ilustram como as técnicas biomédicas modernas podem ser aplicadas para resolver desafios ecológicos urgentes – uma prioridade de pesquisa para Carnegie.
Este trabalho foi financiado pela Gordon and Betty Moore Foundation.
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