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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