Diversidad

He llegado a la Estación de Investigación de Lizard Island, y finalmente he comenzado el trabajo de muestreo que me trajo a Australia.

La semana pasada ha sido bastante increíble. Para llegar a la isla, mi compañero de campo y yo volamos en un aeroplano de 5 asientos que contenía solo a nosotros y el piloto. Nunca había estado en un avión tan pequeño, y realmente estaba un poco nerviosa cuando andamos sobre la pista. Esperaba que el vuelo estuviese lleno de baches, pero en realidad fue muy suave — incluso el aterrizaje fue más tranquilo de la mayoría de los que he experimentado.

Hmm.... bien, <em>tal vez</em> valió la pena levantarse tan temprano

Hmm…. bien, tal vez valió la pena levantarse tan temprano

Yo ciertamente <em>no</em> tenía ningunas temas musicales pasando por mi cabeza durante el vuelo. Especialmente ni Indiana Jones ni Jurassic Park.

Yo ciertamente no tenía ningunas temas musicales pasando por mi cabeza durante el vuelo. Especialmente ni Indiana Jones ni Jurassic Park.

Katia window

Landing at Lizard

Desde que he estado aquí, he tenido la oportunidad de asentarme, conocer gente, y comenzar mi búsqueda de corales. La estación y su gente son encantadoras, y el arrecife es también!

Ahora que estoy aquí, debo explicar mi proyecto un poco mejor. Mencioné anteriormente que yo buscaba los microbios normales, o ‘buenos’, en los corales. El problema es, que las especies diferentes de corales tienen ideas diferentes acerca de lo que es bueno para ellos, y las condiciones del medio ambiente pueden cambiar esas ideas incluso dentro de una colonia de coral individual. Por ejemplo, corales que crecen rápido y que viven con luz solar muy fuerte pueden obtener una abundancia de azúcares de sus simbiontes algas, y bacterias que recogen o producen compuestos de proteínas esenciales podrían ser importantes para el coral. Pero los corales en las aguas ligeramente más profundas que no reciben tanto luz solar para la fotosíntesis podrían tener un balance diferente de los requerimientos, y podría ser más beneficioso asociar con otras clases de bacterias. Yo no sé, eso justo improviso – es sola una hipótesis que podría ser interesante de probar en algún momento en el futuro!

Es difícil de probar hipótesis como esa ahora mismo, sin embargo, porque hay factores confusos que complican las cosas. Si comparemos las bacterias de los corales de aguas profundas con las de los corales de aguas poco profundas, probablemente veríamos bastantes diferencias. Pero si los corales de aguas profundas tienen otras cosas en común (por ejemplo, si están todos relacionados unos con otros, o crecen de forma similar), es difícil decir cuales de esas diferencias son en realidad debidas a sus condiciones medioambientales únicas, o si son productos de otros factores.

Para ayudar con este tipo de estudios futuros hipotéticos, planeamos describir el microbioma coral en el contexto de las relaciones de unos con otros en las varias especies. Si un cierto grupo de corales han evolucionado para asociarse con bacterias que otros corales no lo hacen, podemos tomar esto en cuenta cuando nos hagamos otras preguntas, como “Por qué la Especie A contrae más seguido enfermedades en aguas de altas temperaturas que la Especie B?”

En un nivel más básico, sólo queremos describir algo nuevo. Que yo sepa, nadie ha tenido nunca un vistazo a los microbios que se asocian con el coral Galaxea fascicularis. Y quién sabe – tal vez hay alguna bacteria loca en lo que hace a un nuevo tipo de antibiótico y vive en ningún otro lugar! Nunca lo sabremos hasta que nos miramos. Así exploramos la diversidad de microbios en muchas especies de coral que simplemente nunca se han muestreado.

Mi descripción del proyecto probablemente ya no está claro, pero ese es al menos una introducción suficientemente bueno para fluir hacía el que he estado haciendo durante la semana pasada. No puedo muestrear de todos los grupos de corales a menos que sepa como distinguir a uno del otro, así que he estado trabajando en la identificación de las especies. No es tan fácil. He aquí un ejemplo. A continuación, tengo foots (que tomé esta semana) de 5 especies diferentes de coral:

Diploastrea

A

Bushy Acropora

B

C

C

D

D

E

E

F

F

Estos corales son bastante común y los he elegido en realidad porque eran relativamente simple para identificar. Se relacionan uno a otro como así:

Biólogos evolucionistas utilizan el término <strong>clade </strong>para describir grupos de organismo que se relacionan uno a otro más que a cualquier otro organismo. En este diagrama, las tres especies de <em>Acropora </em>forman un clado, como lo hace la combinación de <em>Symphillia</em> y <em>Echinopora</em>, así como la combinación de <em>Symphillia</em>, <em>Echinopora</em>, <strong>y </strong><em>Diploastrea</em>. La combinación de <em>Acropora nobilis </em>y <em>Diploastrea heliopora </em><strong>no </strong>forma un clado, a pesar de que aparecen juntos (la ubicación de los nombres no importa, sólo sus conexiones por líneas). ¿Hace ese claro el diagrama? Forcejeaba ponerlo en palabras, así que dímelo.

Biólogos evolucionistas utilizan el término clade para describir grupos de organismo que se relacionan uno a otro más que a cualquier otro organismo. En este diagrama, las tres especies de Acropora forman un clado, como lo hace la combinación de Symphillia y Echinopora, así como la combinación de SymphilliaEchinoporaDiploastrea. La combinación de Acropora nobilis Diploastrea heliopora no forma un clado, a pesar de que aparecen juntos (la ubicación de los nombres no importa, sólo sus conexiones por líneas). ¿Hace ese claro el diagrama? Forcejeaba ponerlo en palabras, así que dímelo.

De esos corales, esperaríamos que Symphillia Diploastrea tendrían comunidades microbianas más similares entre sí que cualquiera tendría a cualquiera de las especies de Acropora, por ejemplo. Pero ¿puedes adivinar cuáles corales se agrupan juntos justo por manera de mirarlos? Mi tarea es hacer estas evaluaciones para que obtenemos un muen muestra amplia de la diversidad de corales. Pondré las respuestas en mi entrada próxima.


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Sydney

Australia. Famosa por sus desagües que giran hacia atrás, canguros boxeadores, todo lo mortal, y los peces perdidos u olvidadizos, la nación/continente tiene mucho más que eso. Aunque yo he venido aquí para estudiar un aspecto particular de un animal específico, no intento desaprovechar la oportunidad de aprender todo lo que pueda sobre el lugar. Así que, he hecho un poco de exploración.

Visto de aquí esta el Puente del Puerto de Sydney y una silueta parcial de la famosa casa de la ópera durante una recorrida crepuscular en el ferry. Puede ser que las imágenes se enderecen o que no se enderecen automáticamente durante el transporte inter-hemisférico electrónico. (Haz un clic en la imagen para ajustarlo manualmente – la experiencia del usuario puede variar)

El programa que me trajo aquí es el Instituto de Verano de Asia Oriental y del Pacífico (EAPSI). Somos 25 sujetos en Australia en este momento, y muchos de nosotros nos conocimos hace unos meses mientras estábamos en un programa de orientación en Washington, DC. Decidimos que nos llevamos muy bien, así que algunos de nosotros planificamos un corto viaje pre-EAPSI a Sydney juntos para el turismo. Què aprendimos allì? Un ejemplo:

Sidney tiene una "helechería". Hay muchos helechos australianos en esta helechería. Mi familia y yo amamos los helechos; esto es algo que solamente lo descubrí recientemente no fue una característica humana universal. Gracias por un impresionante interés, familia! Quizá un día escribiré una entrada del blog solo sobre los helechos. Podría ser un poema en si mismo. Y gracias por las fotos, Ashley!

Sidney tiene una “helechería”. Hay muchos helechos australianos en esta helechería. Mi familia y yo amamos los helechos; esto es algo que solamente lo descubrí recientemente no fue una característica humana universal. Gracias por un impresionante interés, familia! Quizá un día escribiré una entrada del blog solo sobre los helechos. Podría ser un poema en si mismo. Y gracias por las fotos, Ashley!

La famosa Casa de la Opera de Sydney tiene una "textura" distinctiva que nos lanzó una gran sorpresa cuando la vimos por primera vez. Es un edificio hermoso, pero en todas las fotos que hemos visto, ¿cómo nunca habíamos notado el embaldosado de su superficie?

La famosa Casa de la Opera de Sydney tiene una “textura” distinctiva que nos lanzó una gran sorpresa cuando la vimos por primera vez. Es un edificio hermoso, pero en todas las fotos que hemos visto, ¿cómo nunca habíamos notado el embaldosado de su superficie?

No dejes que nuestras caras felices te engañen; la mayoría de cerveza australiana no está rica. Pero ellos están trabajando en esto (sé que puedo dar fe por un preparado de <a href="http://www.paradoxbeerlab.com/" target="_blank">Paradox Beer Lab</a>). Quizá solamente he convertido quisquilloso mientras viviendo en <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Brewing_in_Oregon" target="_blank">Oregon, el paraíso por cerveceros</a>. En esta foto hay un gran grupo de gente: <a href="http://dwhite03.web.wesleyan.edu/" target="_blank">el matemático aplicado David White</a>, <a href="http://materials.nuc.berkeley.edu/member/" target="_blank">la ingeniera nuclear Ashley Reichardt</a>, <a href="http://climatology.tamu.edu/" target="_blank">la paleoclimatóloga de corales Kenzie Schoemann</a>, y <a href="http://oregonstate.edu/microbiology/vegathurberlab/ryan-mcminds" target="_blank">moi, el microbiólogo de corales</a>. Sin foto es la fotógrafa, <a href="http://www.zoology.msu.edu/news/176/180/Kateri-Salk-awarded-NSF-grant-to-research-nitrogen-removal-mechanisms-greenhouse-gas-in-seagrass-ecosystems.html" target="_blank">la biogeoquímica Kateri Salk</a> (Gracias por la foto, Kateri!) ¡Echa un vistazo a sus sitios si quieres ser deslumbrado por un puñado de grandes palabras!

No dejes que nuestras caras felices te engañen; la mayoría de cerveza australiana no está rica. Pero ellos están trabajando en esto (sé que puedo dar fe por un preparado de Paradox Beer Lab). Quizá solamente he convertido quisquilloso mientras viviendo en Oregon, el paraíso por cerveceros. En esta foto hay un gran grupo de gente: el matemático aplicado David White, la ingeniera nuclear Ashley Reichardt, la paleoclimatóloga de corales Kenzie Schoemann, y moi, el microbiólogo de corales. Sin foto es la fotógrafa, la biogeoquímica Kateri Salk (Gracias por la foto, Kateri!) ¡Echa un vistazo a sus sitios si quieres ser deslumbrado por un puñado de grandes palabras!

Un par de cosas más: a aceras Australianos llaman ‘pasos de cebras’, que inicialmente me confundió por evocar imágenes de equinos rayados que vagan por la ciudad y pasan en frente de coches. Además, estamos haciendo mal los capuchinos en los Estados Unidos. Un trote matinal a través de la hermosa vecindad de Pyrmont me llevó a un pequeño café italiano donde descubrí el cielo en un taza de café. No puedo explicarte exactamente cuál fue la diferencia, pero alguien necesita descubrirlo. Seriamente.

Por supuesto, como un grupo de investigadores, no tenemos mas remedio que llegar a ser unos nerds un par de veces. La mayoría de nosotros trabajamos con el océano, así que pasamos mucho tiempo en el Acuario Sea Life de Sydney y en el mas pequeño Santuario Sea Life de Manly. Ambos eran fenomenales y me molestaba salir en el propio arrecife. También nos informaron de una de las problemas ambiental más controversial: la matanza de tiburones. Eso es, el programa por el cual el gobierno de Australia mata animales amenazados que son vitales para el ecosistema con el fin de reducir el miedo que la gente tiene para ir a la playa. Podría farfullar sobre esto por un rato, especialmente porque esta política es parte de una tendencia más extensa contra el ambientalismo en Australia, pero por ahora solo referiré a unos cuantos hechos. La matanza de tiburones es mala para el ambiente, y es mala para la economía. Además, ni siquiera es eficaz por la reducción de los ataques de tiburones. Los científicos alrededor del mundo han estado diciendo esto hace años, pero el asunto esta manejado por emociones y política, no por ciencia. Los acuarios en Sydney están tratando de hacer su parte para informar la gente justo tan importantes son los tiburones – si quieres aprender más, no escuche solo a un biólogo de corales; pregunta a los expertosEse enlace te conectará directamente con Southern Fried Science, el blog de un miembro de un laboratorio de tiburones de mi alma mater, la Universidad de Miami. Ellos saben muchísimo mas que yo!

Mientras estábamos en la ciudad, también aprendimos un poco sobre la historia de la ciudad (los detalles en una entrada más tarde), y visité algunos colegas en la Universidad de Tecnología, Sydney. Fue un excelente viaje – uno de mis favoritos hasta el momento. Pero fue sólo el principio de mi aventura Australiana. Mi próxima parada fue la ciudad capital de Canberra. ¡Un resumen de ese viaje está en la agenda de mi entrada próxima!


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Importancia

Mi viaje a Australia es parte de un proyecto más amplio para identificar los “buenos” microbios asociados con los corales. Puede parecer extraño al principio hablar sobre bacterias y virus “buenos”. Nos enferman y estropean nuestra comida, y constantemente estamos intentando deshacernos de ellos con jabón de manos anti bacteriano. Desde que los científicos comenzaron a describirlos, nos hemos enfocado en gran medida en estos microbios “malos”, por razones perfectamente legítimas. Es (relativamente) fácil hacer una asociación entre una enfermedad y la bacteria extraña pero abundante que pulula en una persona enferma. También es natural estudiar como funciona con el fin de detenerla. Por otro lado, las bacterias que solo parecen pasar el rato en las personas sanas no parecen muy interesante. Como resultado, cuando hablamos de microbios, tendemos a olvidar la vasta mayoría de ellos, que no causan enfermedades. Y si ellos no nos dañan, entonces ¿por qué importa siquiera si nos olvidamos de ellos?

La respuesta es que muchos microbios descartados como holgazanes son de hecho miembros obreros de la comunidad conocidos como el holobionte. Este término para la combinación del huésped y todos los microbios asociados reconoce que la fisiología y evolución de todos los miembros de tal comunidad están unidos entre sí de una manera altamente compleja y estable. Sólo recientemente hemos empezado a apreciar justo tan importante que puede ser el microbioma. En varias plantas y animales, ellos producen nutrientes esenciales, ayudan en la digestión de la comida, compiten con los patógenos, interactúan con los sistemas inmune y nervioso, y incluso señalan a procesos del desarrollo. Sin microbios, nosotros los ‘macrobios‘ tendríamos que ser muy diferentes. En retrospectiva, esto no debe ser sorprendente. No hay prácticamente ninguna superficie sobre la Tierra que no esté de manera natural cubierta de vida microbiana, y los organismos más grandes evolucionaron en este contexto. Si una “función” requerida para la vida animal ya se lleva a cabo por los microbios, no hay razón para evolucionar los mecanismos otra vez para hacerla por tu cuenta.

Una bacteria que esta cansada del mal trato que se le dio en el pasado: Helicobacter pylori. Está presente en el tracto digestivo de alrededor de la mitad de las personas en el mundo. Inicialmente conectada con las úlceras estomacales y por consecuencia propuesta para la erradicación, H. pylori es ahora sospechada de conferirnos beneficios por modo de preparando nuestro sistema inmune y reduciendo las enfermedades autoinmunes como el asma. Es posible que los ambientes estériles del mundo desarrollado han llevado a los incrementos de estas enfermedades debido a la pérdida de éste y otros microbios de nuestros cuerpos. No quiere decir que no esté también involucrado en la creación de úlceras. Justo demuestra que hay otros factores involucrados, y la eliminación de las bacterias de nuestras vidas podría tener consecuencias nocivas imprevistas. Piénsalo de esta manera: no puedes coger cáncer de pulmón si no tienes pulmones, pero quiere decir eso que ¿los extirpamos? Imagen de Wikipedia.

¿Como relaciona esto a los corales? Bien, cambios ambientales en la temperatura del agua, niveles de nutrientes, o comunidades de peces pueden llevar a cambios en las funciones a ser realizadas por la comunidad microbiana, y pensamos que esto puede ser parte de la razón por la que estamos viendo aparecer enfermedades extrañas alrededor del mundo. El mejor ejemplo que ya sabemos de él es el fenómeno conocido como el blanqueamiento del coral. Como mencioné en una entrada anterior, los corales forman una asociación íntima con las algas unicelulares que se llaman Symbiodinium. Esta asociación, o simbiosis (por lo tanto el nombre del alga), ha existido por tanto tiempo que la mayoría de los corales simplemente no pueden vivir sin sus algas. Sin embargo, cuando la temperatura del mar de eleva, la escorrentía contamina el agua, o los corales llegan a estresarse de otro modo, las algas son expulsadas a menudo de los tejidos de los corales. Porque la Symbiodinium es en realidad la fuente de la mayoría de los colores de los corales, el tejido del coral se queda blanco, o blanqueado, después de ésta expulsión. En este estado blanqueado, el coral se vuelve aún más estresado, y finalmente muere si la simbiosis no se restablece.

Un coral saludable

Un coral saludable (si ligeramente sedimentado)

Un coral blanquecino

Un coral blanqueado (el mismo individuo, tres meses antes)

El blanqueamiento del coral es un caso interesante de enfermedad causada por la falta de un microbio, y creemos que hay otros casos similares esperando a ser descubiertos. El gran tamaño de las células y de la población de Symbiodinium, más su notoria coloración, hacen su ausencia más perceptible en arrecifes de mala salud. Pero los microbios que estamos buscando son mucho más sutiles. Por alguna razón, ellos se esconden en la multitud. Ningún factor medioambiental cambiará el hecho de que cientos a miles de especies de bacterias se asocien con el coral en cualquier momento dado. Y aunque muchas de ellas son algo transitorio, eso no quiere decir que ellas no estén realizando una función importante. A menudo la bacterias que están casi totalmente sin relación pueden ocupar el mismo papel en una comunidad. Si dos bacterias pueden cada una proporcionar al mismo nutriente o ahuyentar a los mismos patógenos, la falta de sólo una de ellas no afectará a la salud del coral. Así que necesitamos usar algún análisis difícil para desenredar de todo esto. ¡Entraré en los detalles en otro momento para esos valientes lectores!

La primera etapa de esta investigación, aunque, comienza con colecciones de muestra. Y aunque es trabajo difícil y estresante, pienso que soy el hombre para el trabajo!

Alguien tiene que hacerlo

Alguien tiene que hacerlo


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Introducción

Desde hace un par de semanas, he estado en Townsville, Australia, donde soy un invitado del Dr. David Bourne en el Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS). Entre AIMS y la cercana Universidad de James Cook (JCU), el área es una de los primeros centros del mundo para las ciencias del mar y de arrecifes de coral, y es de bote en bote de los principales investigadores de las especialidades. Estoy aquí para conocerlos mientras continúo mis estudios, y estoy emocionado por la oportunidad!

Australia

Si entrecierras realmente fuerte los ojos, podrás ser capaz de verme saludando desde Townsville. Mapa hecho con Google Maps Engine Pro, con mas detalles aquí.

Antes de ingresar los detalles de mi investigación y este viaje en particular, un poco de antecedentes podría ser provechoso.

En mi primer entrada, presenté el cnidocito, el mecanismo arpón sub-celular que define el grupo de animales llamado Cnidaria. Pero los cnidarios son interesantes por un buen número de otras razones. Por una cosa, ellos son hermosos, y extremadamente comunes en el océano. Desde las anémonas verdes gigantes en las pozas del Noroeste Pacífico hasta los bellos corales y mortíferas medusas Irukanji en las aguas de Australia, es difícil entrar en el agua sin notar este filo de animales diverso.

Anémonas verdes gigantes (Anthopleura xanthogrammica) llenan las pozas de mi amado estado natal de Oregon.

Anémonas verdes gigantes (Anthopleura xanthogrammica) llenan las pozas de mi amado estado natal de Oregon.

Son también ingenierías de la ecosistema. Es decir, especies como los corales son la irremplazable base que soporta todas las otras especies en su hábitat. Sin los corales, habría mucha menos estructura física en las áreas actualmente ocupadas por los arrecifes. Menos estructura lleva menos diversidad, y menos diversidad es a la misma vez aburrida y mala para la gente, que depende de los arrecifes para los alimentos, el turismo, la protección contra tormentas, el descubrimiento de fármacos, y mas. Además, sin miles de años de crecimiento de coral, muchas islas se habrían hundido completamente bajo el mar.

Corales vivos han producido todos las cuestas, los salientes, las grietas, y las hendiduras que crean un ambiente diverso en esta arrecife de Polinesia Francesa.

Adicionalmente, los cnidarios tienen una biología única y extraña. Entre otras cosas, muchos cnidarios forman un enlace esencial con las algas unicelulares llamadas Symbiodinium. En este enlace, las algas se guardan dentro las células de los cnidarios, donde usan la fotosíntesis para almacenar energía solar en azucares que se comparten con su huésped. A cambio de los azucares, los cnidarios resguardan sus algas y las proveen con bloques de construcción de proteínas.

A pesar de lo maravillosas que son los cnidarios, algunos de ellos están en problemas. Los corales que crean unos de los mas diversos y hermosos hábitats en el mundo se están exterminando por enfermedades, depredación, incremento de la temperatura marina, y la actividad humana. Aunque comprendemos algunas de las causas de la perdida de corales, existen todavía muchas que desconocemos. Después de años de estudio, todavía no hemos identificado los patógenos responsables de muchas enfermedades importantes de corales, y aún no sabemos exactamente por qué parecen que han llegado a ser tan devastadoras sólo recientemente. En este contexto, nuestro laboratorio plantea muchas cuestiones en el área de la microbiología coralina, tal como:

  • ¿Cuáles microbios son responsables de estallidos de enfermedades, y cuáles son sobre todo inofensivos?
  • ¿Hace el incremento de las temperaturas del océano que los corales sean más sensitivos a los patógenos?
  • ¿Cómo se transmiten los patógenos? ¿Por medio de sedimentos o agua? ¿O por medio de vectores como algas, esponjas, y comedores de corales, como peces loro?
  • ¿Que pasa al microbioma de los corales si el ecosistema del arrecife se transforma por sobrepescar o escorrentía agrícola aumentado? ¿Puede la comunidad recuperarse de cualquier cambios dañinos?
  • Cómo interactúan los varios miembros del microbioma entre uno al otro y con sus huéspedes?
Uno de nuestros estudios en los Cayos de la Florida investiga cómo el contacto directo con las algas influye en la microbioma del moco de corales.

Uno de nuestros estudios en los Cayos de la Florida investiga cómo el contacto directo con las algas influye en la microbioma del moco de corales.

Muchos de nuestros proyectos se centran en los virus y las bacterias patógenos, pero el microbioma me interesa aún más desde una perspectiva diferente. Yo quiero buscar los microbios que son buenos para sus huéspedes. Con esa información, nuestras descripciones de cambios del microbioma inducidos por estresores se convierten aún más útil. Trabajo de campo para comenzar una descripción más detallada de la microbioma ‘normal’ de los corales es así uno de los propósitos principales de mi visita a Australia. Para algunos detalles más, echa un vistazo a esta página y vuelve para más, luego. ¡Y no vacila de hacer preguntas!

Mi viaje actual es financiado por la programa Institutos de Verano de Asia Oriental y el Pacífico (EAPSI) un esfuerzo de colaboración entre la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) y la Academia Australiana de Ciencias (AAS). Desde que he llegado en el país, he tenido un algo de tiempo para explorar un poco, y fui alojado para una sesión de orientación por AAS en la ciudad capital de Canberra. En un par de semanas, estaré viajando al Estación de Investigación de Lizard Island, y espero tomar algunas buenas fotos mientras allí. Para más detalles sobre las personas que he conocido y las cosas divertidas que he visto y aprendido, vuelve pronto.


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