L’incredibile mondo dei microrganismi associati al corallo

Scritto e tradotto da Sara GAGLIARDI

Le barriere coralline sono fondamentali per la conservazione degli ecosistemi marini in quanto creano strutture ambientali 3D utilizzate dalla fauna marina come rifugio. Pertanto, esse influenzano direttamente molte specie economicamente importanti come il sarago, lo sgombro, lo squalo gatto e il polpo. Nonostante il loro valore economico, i coralli sono estremamente fragili e la loro popolazione è soggetta al declino sia a causa dei cambiamenti climatici (ad esempio, l’aumento della temperatura dell’acqua marina e l’acidificazione) sia a causa delle attività antropiche (ad esempio, pesca, inquinamento e agricoltura). Infatti, la NASA ha riferito che in tutto il mondo, negli ultimi 50 anni quasi il 27% delle barriere coralline monitorate sono state perse, e un altro 32% sarà perso nei prossimi 32 anni.

Chasing Coral review
Fig. 1 Immagine di madrepore vive (a sinistra) e morte (a destra) dal documentario di Netflix “Chasing Coral” di Jeff Orlowski (2012, fonte: https://lwlies.com/reviews/chasing-coral/).

Un fattore determinante per la salute e la sopravvivenza dei coralli è la composizione delle comunità microbiche che interagiscono con l’ospite corallino, chiamato microbioma. Infatti, i coralli vivono in simbiosi – vale a dire, una stretta e duratura relazione tra specie diverse – con virus, batteri, Archaea, funghi, protisti, e altri invertebrati. L’assemblaggio dell’animale corallo e del suo microbioma è definito olobionte (in inglese, holobiont). Van de Water ha scoperto che l’associazione con questi microbi è presente nella storia a lungo termine dell’evoluzione dei coralli, poiché svolgono un ruolo critico per la longevità del loro ospite. È quindi importante per la sopravvivenza dell’olobionte mantenere queste fragili relazioni, anche se sono fortemente influenzate dai cambiamenti climatici e dai fattori di stress antropogenici.

Due sottoclassi di invertebrati comprendono i coralli: gli Hexacorallia (comprendente gli anemoni di mare, i coralli neri, le madrepore, i corallimorfi, i coralli tubolari e i coralli rugosi) e gli Octocorallia (comprendente i coralli blu, i coralli molli, le penne di mare e le gorgonie). Sono state condotte ricerche approfondite sul microbioma delle sclerattinie, il quale è stato descritto come diverso e variabile su scala spaziale e temporale. A differenza delle madrepore, gli octocoralli sembrano mantenere comunità microbiche più stabili, anche se la ricerca sui microbiomi dei coralli sembra concentrarsi molto sui coralli scleractini e sulla frazione batterica del microbioma. Van de Water decise di studiare la composizione batterica di Antipathella subpinnata, un corallo nero del Mar Mediterraneo che fornisce habitat di importanza critica nel mesofotico (40-150 m di profondità) creando colonie arborescenti. L’autore ha scelto tre sedi campione, Portofino, Bordighera e Savona (Italia), durante la primavera e l’autunno.

Antipathella subpinnata, Corallo nero, Antipataro ...
Fig. 2 Antipathella subpinnata, un corallo nero del Mar Mediterraneo (fonte: http://www.biologiamarina.org/corallo-nero/).

I risultati dell’analisi non hanno evidenziato un microbioma nucleo (in inglese, core microbiome) – cioè microbi che sono onnipresenti nella specie corallina, indipendentemente dallo spazio e dal tempo – associati ad A. subpinnata. I campioni corallini raccolti a Savona mostrano una comunità batterica associata molto diversa da quelle di Portofino e Bordighera, con un gran numero di generi di gammaproteobatteri degradanti gli idrocarburi (Alcanivorax, Oleiphilus and Marinobacter). Van de Water ha suggerito che questa differenza potrebbe essere dovuta alla presenza di molti pescherecci commerciali, crociere e navi da carico nel porto di Savona, mentre i porti di Portofino e Bordighera sono frequentati unicamente da yacht. Il ricercatore ha ipotizzato che i batteri degradanti gli idrocarburi potrebbero avere prosperato a causa della maggiore disponibilità di risorse a Savona. Inoltre ipotizza che le correnti locali (ad esempio, le correnti anticicliche) potrebbero svolgere un ruolo importante come modificatori (in inglese drivers) delle comunità microbiche associate ad A. subpinnata a causa dell’induzione di importanti sollevamenti di acque ricche di nutrimenti dalla profondità, le quali modificano l’equilibrio delle funzionalità dell’olobionte. Infine, le condizioni ambientali potrebbero avere un impatto sulle comunità planctoniche, le quali sono una fonte di nutrienti per i coralli, risultando quindi in differenze locali e temporali nella composizione microbica e, potenzialmente, nelle sue funzioni.

Van de Water ha suggerito che, piuttosto di avere un “core microbiome”, i coralli neri possiedono un microbioma con funzioni ridondanti per garantire la sopravvivenza dell’olobionte. Queste funzioni includono l’approvigionamento di nutrienti importanti, il ruolo nei cicli biogeochimici (carbonio, azoto, zolfo), la difesa contro gli agenti patogeni, ecc. Infatti, alcuni batteri possono scomporre composti organici di carbonio complessi per la digestione delle prede (ad esempio, i Bacteroideti possono degradare la chitina, che compone la parete cellulare dei funghi, lo scheletro dei coralli neri, l’esoscheletro degli artropodi, ecc.). Altri svolgono importanti vie nei cicli di azoto e zolfo per fornire al corallo le molecole necessarie alla produzione di amminoacidi (ad esempio, Endozoicomonas) e/o composti antimicrobici (ad esempio, Pseudovibrio sp.). Tuttavia, si pensa che azoto e zolfo siano complessivamente persi dai cicli dei nutrienti dell’olobionte, e quindi la predazione da parte dei coralli è necessaria per colmare le perdite. Inoltre, si pensa che alcuni batteri (ad esempio, Pseudoalteromonas) siano presenti nel microbioma per regolare la composizione delle comunità microbiche secernendo composti con attività antibatteriche, antifungine e alginolitiche. Questa attività di regolazione potrebbe essere svolta nel caso di un cambiamento ambientale per adeguare le funzionalità del microbioma allo scopo di mantenere la sopravvivenza dell’ospite.

Antipathella subpinnata, Corallo nero, Antipataro ...
Fig. 3 Antipathella subpinnata nelle scogliere profonde del Mediterraneo (fonte: http://www.biologiamarina.org/corallo-nero/).

A causa del loro stile di vita sedentario, i coralli non sono in grado di fuggire da ambienti improvvisamente sfavorevoli e richiedono un meccanismo per combattere gli svantaggi di questa caratteristica. La composizione del microbioma associato al corallo nero A. subpinnata sembra essere flessibile e probabilmente influenzata dalle condizioni ambientali locali, tuttavia le funzionalità chiave per la prosperità dell’olobionte sono mantenute come risultato probabile della ridondanza all’interno del microbiome. Questa plasticità microbica è fondamentale affinché l’olobionte si adatti e/o si acclimati rapidamente in risposta a stress ambientali a breve e lungo termine.

References

van de Water, J. A. J. M., Coppari, M., Enrichetti, F., Ferrier-Pagès, C., & Bo, M. (2020). Local conditions influence the prokaryotic communities associated with the mesophotic black coral Antipathella subpinnata. Frontiers in Microbiology, 11, 1-20. DOI :10.3389/fmicb.2020.537813

https://en.wikipedia.org/wiki/Symbiosis

https://en.wikipedia.org/wiki/Hexacorallia

https://en.wikipedia.org/wiki/Octocorallia

https://earthobservatory.nasa.gov/features/Coral

https://en.wikipedia.org/wiki/Chitin

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this:
search previous next tag category expand menu location phone mail time cart zoom edit close