El Reloj Biológico de los Corales

Escrito por: Timothy Bateman, Traducido por: Francisco J. Gutiérrez, Revisado por: Diana Carolina Vergara

Original post: https://reefbites.com/2021/02/08/the-biological-clock-of-corals/ 

Cada año en la Gran Barrera Arrecifal de Australia, así como en muchos otros arrecifes de los trópicos, se da un evento de proporciones épicas. La expulsión masiva de gametos es una imagen sobrecogedora que nos lleva a preguntarnos: ¿cómo es que colonias individuales de coral separadas por cientos de kilómetros pueden sincronizar la liberación de óvulos y esperma en la columna de agua de manera que la fertilización y el éxito reproductivo se maximicen?  La clave está en que los corales son capaces de “entrenar” sus ritmos circadianos a estímulos biológicos similares. En otras palabras, los corales usan señales ambientales similares que les indican cuándo es el momento adecuado de liberar sus células reproductivas al medio. Por muchos años no se supo cuáles eran exactamente estas señales que daban inicio a este evento, pero ahora varios estudios nos han mostrado cómo los corales son capaces de llevar a cabo esta sincronización que favorece los esfuerzos que implica reproducirse.

Figure 1: Vista aérea de manchas flotantes de células reproductivas de coral durante un evento de liberación masiva en el Parque Nacional Marino Flower Garden Banks  (Imagen tomada de FGBNMS)

El tipo de señales ambientales que son claves en la reproducción de los corales pueden ser categorizadas en causas próximas/inmediatas y causas últimas. Las causas últimas son aquellos factores que afectan el éxito reproductivo a gran escala, como la velocidad del viento, los ciclos de marea y los ciclos diurnos (día-noche). Los factores o causas proximales son aquellos que sincronizan y le dan las señales a cada colonia de coral para que inicie el proceso de liberación. 

Uno de los factores más importantes que afectan la liberación masiva es la velocidad del viento. Aunque pueda resultar contraintuitivo que el viento sea relevante en el ciclo de vida de un coral, este es responsable del comportamiento de las corrientes oceánicas superficiales. Las corrientes se encargan de formar parches superficiales donde las células reproductivas se puedan concentrar y así incrementar la fertilización. Si la velocidad del viento es muy alta, entonces las corrientes pueden llevar a los óvulos lejos del alcance de los espermatozoides para que sean fertilizados.

El funcionamiento de los gametos de coral se encuentra directamente afectado por la temperatura del agua, siendo esta una causa última en lo que respecta a la liberación de gametos. A diferencia de la velocidad del viento, la temperatura afecta todas las etapas de reproducción de los corales, lo que incluye al desarrollo de óvulos y esperma dentro de la colonia parental. Por consiguiente, los corales típicamente inician la ovogénesis (producción de óvulos) durante los periodos más fríos del año al ser un proceso que tarda más tiempo en culminar. Por otro lado, la espermatogénesis (producción de espermatozoides) es más rápida y se lleva a cabo durante los periodos más cálidos, un poco antes del evento masivo de liberación. La maduración final de las células sexuales, también llamadas gametos, es sincronizada a medida que la temperatura del agua se eleva, y la mayoría de corales liberan masivamente sus gametos cuando las temperatura se encuentra en su máximo anual. 

La luz actúa como causa proximal y causa última debido a que la duración de los días funciona como una señal temporal, mientras que la energía producida a partir de la luz solar es crítica para los corales durante el evento de liberación masiva. En un trabajo realizado por el Dr. Van Woesik y colaboradores se encontró que el grado de insolación (cantidad de radiación solar) fue un mejor predictor de la liberación de gametos que la temperatura.

Figure 2: Modelos de predicción de liberación de gametos a través de la insolación para 6 especies de corales del Atlántico (Tomado de Van Woesik et al. 2007).

De manera más específica, la luz de luna es una causa próxima clave que actúa en cuestión de minutos sobre ciertas especies. El Dr. Levy y sus colegas han mostrado en numerosos estudios que los corales son capaces de detectar la luz azul, incluyendo la luz de luna a través de sensores especializados conocidos como criptocromos y opsinas. La luz de luna es relevante en la reproducción porque informa al coral sobre los ciclos de marea, los cuales a su vez pueden afectar cómo las corrientes de agua trasladan los óvulos y esperma en la columna de agua. Mediante una sincronización de la liberación de huevos y esperma con factores oceanográficos como lo son las mareas y las corrientes, los corales pueden maximizar el potencial de fertilización e incrementar el proceso reproductivo.

De igual forma, el atardecer puede ser una señal importante para muchas especies de coral. Aunque son pocas las especies de las cuales se conoce que liberen sus gametos durante el día, la gran mayoría lo hace durante la noche justo después del atardecer. Al hacerlo en ese lapso, no sólo resulta como una señal lumínica que puede ser detectada por diferentes especies, también reduce la probabilidad de que los gametos se conviertan en comida de depredadores visuales.

Figure 3: Investigadores recolectando gametos de coral durante un evento de liberación mediante aparatos especiales de colecta. Imagen de Kevin Deacon

A pesar de que a simple vista los corales puedan parecer simples, su ciclo reproductivo efectivamente es mucho más complejo de lo que se pensaba. La sincronización para la liberación masiva es entrenada mediante sutiles señales que facilitan el ritmo y el éxito reproductivo de corales con esta estrategia de liberación masiva de gametos. ¡Todavía hay mucho por conocer sobre la reproducción de corales a nivel mundial!

Referencias

Guest, J. R., Baird, A. H., Clifton, K. E. and Heyward, A. J. (2008). From molecules to moonbeams: Spawning synchrony in coral reef organisms. Invertebrate Reproduction & Development 51, 145-149.

Levy, O., Appelbaum, L., Leggat, W., Gothlif, Y., Hayward, D. C., Miller, D. J. and Hoegh-Guldberg, O. (2007). Light-responsive cryptochromes from a simple multicellular animal, the coral Acropora millepora. Science 318, 467-470.

Randall, C. J., Negri, A. P., Quigley, K. M., Foster, T., Ricardo, G. F., Webster, N. S., Bay, L. K., Harrison, P. L., Babcock, R. C. and Heyward, A. J. (2020). Sexual production of corals for reef restoration in the Anthropocene. Marine Ecology Progress Series 635, 203-232.

van Woesik, R., Lacharmoise, F. and Koksal, S. (2006). Annual cycles of solar insolation predict spawning times of Caribbean corals. Ecology Letters 9, 390-398.

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