I coralli condividono tratti che promuovo la resistenza alle malattie

Scritto da Danielle Moloney 

A cura di Jasmine Haskell

Tradotto da Martina Burgo

Introduzione

Le barriere coralline intorno al mondo devono affrontare una serie di fattori di stress che mettono a dura prova il loro successo. Dall’aumento delle temperature all’acidificazione degli oceani, questi ecosistemi già fragili devono affrontare molte sfide per garantire la loro sopravvivenza. Le malattie sono uno dei tanti ostacoli per le barriere coralline. A bassa frequenza, la malattia può aiutare a selezionare i coralli più resistenti (poiché gli individui più deboli possono morire a causa dell’infezione) e può aiutare a costruire una colonia più forte. Tuttavia, epidemie ad alta frequenza possono annullare generazioni di crescita e avere un impatto sulla biodiversità della barriera corallina. Le malattie marine sono ancora più evasive delle loro controparti terrestri: l’acqua fornisce un mezzo in costante cambiamento in cui gli agenti patogeni possono diffondersi facilmente da un luogo all’altro e da un individuo all’altro, con pochissime possibilità per gli scienziati di contenere la diffusione della malattia. Oltre che sostenere molte persone con cibo e lavoro, i coralli forniscono una serie di servizi ecosistemici, rendendo il loro successo essenziale anche per l’umanità. Nella sola regione dei Caraibi, le barriere coralline generano oltre cinque miliardi di dollari all’anno attraverso il turismo e altre attività legate alla barriera corallina. Un nuovo studio ha valutato come sette specie di coralli che formano la barriera corallina nei Caraibi rispondono all’esposizione alle malattie. I risultati indicano che alcuni tratti genetici sono mantenuti in varie specie e che questi tratti determinano se un corallo sarà resistente o ricettivo alle malattie in caso di epidemia.

Malattia della peste bianca

I ricercatori hanno esposto i coralli sani a una malattia nota come peste bianca. Questa malattia provoca la perdita di tessuto nei coralli nel tempo attraverso lo sviluppo di lesioni. Le lesioni sono caratterizzate dalla mancanza di pigmento e dall’esposizione dello scheletro nudo del corallo (nessuna zooxantelle simbiotica è associata alle aree di lesione). La peste bianca è stata accertata come una malattia estremamente letale per molte specie di coralli e in passato le epidemie hanno causato la morte di vaste aree di coralli nelle barriere coralline della Florida e dei Caraibi.

Metodi

Ciascuna delle sette specie è stata acclimatata alle condizioni di laboratorio, poi esposta alla peste bianca e monitorata durante il periodo sperimentale di sette giorni. I coralli erano alloggiati in coppie. Se un corallo aveva una lesione e l’altro era sano alla fine dell’esperimento, quest’ultimo veniva definito resistente alla malattia. Se un corallo presentava una lesione e anche l’altro sviluppava una lesione, questo veniva definito suscettibile alla malattia. I tassi di malattia e la progressione della stessa sono stati monitorati in tutti i trattamenti. Il tessuto corallino è stato elaborato e valutato per tre diverse risposte alla malattia: progressione della lesione, espressione genica tra le specie ed espressione genica nei vari stadi di espressione della malattia. Le specie sono state classificate su una scala da suscettibile a resistente (Figura 1).

Figura 1. Un diagramma che illustra le sette specie di coralli testate nell’esperimento lungo una scala che va da più suscettibile alla peste bianca a più resistente. Figura per gentile concessione di MacKnight et. al 2022.

Fattori che controllano la resilienza

I risultati hanno mostrato che i coralli sensibili alle malattie avevano particolari risposte immunitarie legate alla loro disposizione citoscheletrica (citoscheletro: una rete di proteine ​​all’interno delle cellule di molti organismi che danno loro forma e struttura) che li rendeva più propensi a subire lesioni. D’altra parte, i coralli resistenti alle malattie mostravano livelli più elevati di traffico di proteine ​​intracellulari (il trasporto di proteine ​​tra le cellule dell’organismo) rispetto alle loro controparti suscettibili e che questa caratteristica veniva ereditata geneticamente, rendendo alcune linee genetiche più resistenti alla malattia rispetto ad altre. Inoltre, si è scoperto che il fatto che i coralli sviluppassero o meno lesioni era parzialmente controllato dalla plasticità (plasticità: quando un genotipo può esprimere fenotipi diversi in base alle condizioni ambientali) di geni che regolano tre processi cellulari: mantenimento della matrice extracellulare, disgregazione cellulare dei tessuti (autofagia) e morte cellulare controllata (apoptosi) (Figura 2).

Figura 2. Una lista di geni trovati in cinque delle sette specie di corallo testate e come questi geni sono correlati alla progressione delle lesioni da malattia della peste bianca. La dimensione dei cerchi blu e rossi indica il p-value della correlazione, e un p-value basso (più vicino al centro del diagramma) indica una correlazione forte tra quel gene e una progressione della lesione positiva o negativa. Figura per gentile concessione di MacKnight et. al 2022.

Conclusioni

Le malattie sono uno strumento potente che può cambiare l’aspetto e la funzione degli ecosistemi. Studi recenti indicano che le malattie marine sono in crescita sia in scala che severità, rendendo ancora più imperativo capire che cosa ciò comporterà per i coralli nel futuro. Pochi studi scientifici hanno fatto comparazioni tra le risposte immunitarie alle malattie di diverse specie di coralli, specialmente quando queste specie differiscono nella resistenza alle malattie. I risultati di questo studio potrebbero fornire agli scienziati una migliore comprensione del futuro di alcune specie di coralli in caso di epidemie. Ulteriori ricerche potrebbero valutare un quadro simile a quello di questo studio, ma estendere l’ambito per includere una gamma più ampia di specie o esaminare le risposte immunitarie a una malattia completamente diversa (come la malattia da perdita di tessuto dei coralli pietrosi, una malattia recente che ha afflitto molti coralli nelle barriere coralline della Florida e dei Caraibi). I risultati che mostrano che alcuni tratti che promuovono la resilienza alle malattie possono essere trasmessi lungo i lignaggi genetici dei coralli danno speranza per coralli sani nel futuro quando si verificheranno epidemie di malattie.

Leggi lo studio completo di MacKnight et al. qui.

Si prega di contattare l’autore per qualsiasi domanda: dmoloney@fandm.edu.

Foto in primo piano per gentile concessione di The Nature Conservancy.