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Darwin en un laboratorio: la evolución de los corales ajustada para el calentamiento global

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En una noche de verano sin luna en Hawai, krill, peces y cangrejos se arremolinan a través de un rayo de luz mientras dos investigadores miran el agua sobre un arrecife vibrante.

Minutos más tarde, como un reloj, ven óvulos y espermatozoides de los corales en desove que pasan por su barco. Recogen las gotas con olor a pescado y las ponen en tubos de ensayo.

En este experimento darwiniano, los científicos están tratando de acelerar el reloj evolutivo de los corales para generar «supercorales» que puedan resistir mejor los impactos del calentamiento global.

Los tubos de ensayo están configurados para recolectar huevos de coral en desove en un laboratorio en el Instituto de Biología Marina de la Universidad de Hawái en Kaneohe, Hawái, el sábado 20 de agosto. 7, 2021. (Foto AP / Caleb Jones)

Durante los últimos cinco años, los investigadores han realizado experimentos para demostrar que sus teorías funcionarían. Ahora, se están preparando para plantar corales criados en laboratorio en el océano para ver cómo sobreviven en la naturaleza.

“La evolución asistida comenzó como este tipo de idea loca de que en realidad podrías ayudar a que algo cambie y permitir que eso sobreviva mejor porque está cambiando”, dijo Kira Hughes, investigadora de la Universidad de Hawai y directora del proyecto.

ACELERAR LA NATURALEZA

Los investigadores probaron tres métodos para hacer que los corales sean más resistentes:

– Crianza selectiva que lleva los rasgos deseables de los padres.

– Aclimatación que condiciona a los corales a tolerar el calor al exponerlos a temperaturas crecientes.

– Y modificando las algas que aportan a los corales nutrientes esenciales.

Hughes dijo que todos los métodos han demostrado ser exitosos en el laboratorio.

Y aunque a otros científicos les preocupaba que esto se entrometiera en la naturaleza, Hughes dijo que el rápido calentamiento del planeta no deja otras opciones. “Tenemos que intervenir para hacer un cambio para que los arrecifes de coral sobrevivan en el futuro”, dijo.

Kira Hughes, investigadora de corales en el Instituto de Biología Marina de la Universidad de Hawái, usa un mapa satelital en su teléfono celular mientras navega en su bote hacia un arrecife en la bahía de Kaneohe, Hawái el sábado 20 de agosto. 7, 2021. (Foto AP / Caleb Jones)

Cuando la temperatura del océano aumenta, el coral libera sus algas simbióticas que suministran nutrientes e imparten sus colores vibrantes. El coral se vuelve blanco, un proceso llamado blanqueamiento, y puede enfermarse y morir rápidamente.

Durante más de una década, los científicos han estado observando corales que han sobrevivido al blanqueamiento, incluso cuando otros han muerto en el mismo arrecife.

Entonces, los investigadores se están enfocando en esos supervivientes resistentes, con la esperanza de mejorar su tolerancia al calor. Y encontraron que la reproducción selectiva era la más prometedora para los arrecifes de Hawái.

«Los corales están amenazados en todo el mundo por una gran cantidad de factores estresantes, pero el aumento de las temperaturas es probablemente el más grave», dijo Crawford Drury, científico jefe del Coral Resilience Lab de Hawaii. “Y eso es en lo que nos enfocamos, trabajar con padres que son realmente tolerantes térmicamente”.

UNA NOVELA IDEA

En 2015, Ruth Gates, quien lanzó el laboratorio de resiliencia, y Madeleine van Oppen del Instituto Australiano de Ciencias Marinas publicaron un artículo sobre la evolución asistida durante uno de los peores eventos de blanqueamiento del mundo.

Los científicos propusieron llevar corales a un laboratorio para ayudarlos a evolucionar hacia animales más tolerantes al calor. Y la idea atrajo al cofundador de Microsoft, Paul Allen, quien financió la primera fase de la investigación y cuya fundación aún apoya el programa.

«Hemos dado experiencias (de coral) que creemos que van a aumentar su capacidad para sobrevivir», dijo Gates a The Associated Press en una entrevista de 2015.

Gates, quien murió de cáncer cerebral en 2018, también dijo que quería que la gente supiera cómo «íntimamente la salud de los arrecifes está entrelazada con la salud humana».

Kira Hughes, investigadora de corales en el Instituto de Biología Marina de la Universidad de Hawái, observa un tubo de ensayo con óvulos y esperma de corales en desove en la bahía de Kaneohe, Hawái, el sábado 20 de agosto. 7, 2021. (Foto AP / Caleb Jones)

Los arrecifes de coral, a menudo llamados las selvas tropicales del mar, proporcionan alimento para humanos y animales marinos, protección de la costa para las comunidades costeras, trabajos para las economías turísticas e incluso medicamentos para tratar enfermedades como el cáncer, la artritis y la enfermedad de Alzheimer.

Un informe reciente de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y otras organizaciones de investigación concluyó que los eventos de blanqueamiento son la mayor amenaza para los arrecifes de coral del mundo. Los científicos descubrieron que entre 2009 y 2018, el mundo perdió alrededor del 14% de su coral.

La evolución asistida no fue ampliamente aceptada cuando se propuso por primera vez.

Van Oppen dijo que había preocupaciones sobre la pérdida de diversidad genética y críticos que decían que los científicos estaban «jugando a dioses» al manipular el arrecife.

«Bueno, ya sabes, (los humanos) ya han intervenido en el arrecife durante períodos de tiempo muy largos», dijo van Oppen. «Todo lo que estamos tratando de hacer es reparar el daño».

En lugar de editar genes o crear algo antinatural, los investigadores solo están dando un empujón a lo que ya podría suceder en el océano, dijo. «Realmente nos estamos enfocando primero en una escala lo más local posible para tratar de mantener y mejorar lo que ya existe».

MILLONES DE AÑOS EN LA FABRICACIÓN

Aún así, quedan preguntas pendientes.

“Hemos descubierto muchas razones por las que los corales no se blanquean”, dijo Steve Palumbi, biólogo marino y profesor de la Universidad de Stanford. «El hecho de que encuentre un coral que no se decolore en el campo o en el laboratorio no significa que sea permanentemente tolerante al calor».

Los corales han estado en la Tierra durante aproximadamente 250 millones de años y su código genético no se comprende completamente.

Los investigadores de corales proyectan una luz de inundación en la bahía de Kaneohe mientras las luces de Kaneohe, Hawai, se ven en la distancia, sábado, agosto. 7, 2021. (Foto AP / Caleb Jones)

“Esta no es la primera vez que un coral en todo el planeta ha estado expuesto al calor”, dijo Palumbi. “Entonces, el hecho de que todos los corales no sean resistentes al calor te dice … que tiene algunas desventajas. Y si no hubiera una desventaja, todos serían resistentes al calor «.

Pero Palumbi cree que el trabajo de evolución asistida tiene un lugar valioso en los planes de gestión de los corales porque «los arrecifes de todo el mundo se encuentran en problemas desesperados, desesperados».

El proyecto ha obtenido un amplio apoyo y ha estimulado la investigación en todo el mundo. Científicos del Reino Unido, Arabia Saudita, Alemania y otros lugares están haciendo su propio trabajo de resiliencia de los corales. El gobierno de Estados Unidos también respalda el esfuerzo.

La evolución asistida «es realmente impresionante y muy consistente con un estudio que realizamos con las Academias Nacionales de Ciencias», dijo Jennifer Koss, directora del Programa de Conservación de Arrecifes de Coral de la NOAA.

“Les pedimos que reunieran toda la ciencia de vanguardia más reciente que realmente se centrara en intervenciones innovadoras en el manejo de los arrecifes de coral”, dijo Koss. «Y ciertamente, este flujo de genes asistido encaja perfectamente».

PRINCIPALES OBSTÁCULOS

Todavía existen serios desafíos.

La escalabilidad es una. Será difícil sacar los corales criados en laboratorio al océano y hacer que sobrevivan, especialmente porque la reintroducción tiene que ocurrir a nivel local para evitar llevar material biológico perjudicial de una región a otra.

James Guest, un ecologista de corales en el Reino Unido, lidera un proyecto para mostrar que los corales criados selectivamente no solo sobreviven más tiempo en aguas más cálidas, sino que también pueden reintroducirse con éxito a gran escala.

«Es genial si podemos hacer todo esto en el laboratorio, pero tenemos que demostrar que podemos llevar una gran cantidad de ellos al arrecife de una manera rentable», dijo Guest.

Los científicos están probando métodos de entrega, como el uso de barcos para bombear corales jóvenes al océano y el despliegue de pequeños robots submarinos para plantar corales.

Nadie propone que la evolución asistida por sí sola salvará los arrecifes del mundo. La idea es parte de un conjunto de medidas, con propuestas que van desde la creación de sombras para el coral hasta el bombeo de agua más fría de las profundidades del océano a los arrecifes que se calientan demasiado.

La ventaja de plantar corales más fuertes es que después de una generación o dos, deberían difundir sus rasgos de forma natural, sin mucha intervención humana.

Durante los próximos años, los científicos de Hawái volverán a colocar corales criados selectivamente en la bahía de Kaneohe y observarán su comportamiento. Van Oppen y sus colegas ya han devuelto algunos corales con algas simbióticas modificadas a la Gran Barrera de Coral.

Dado que los océanos del mundo continúan calentándose, los científicos dicen que están contrarreloj para salvar los arrecifes.

“Todo el trabajo que vamos a hacer aquí”, dijo Drury de Hawái, “no marcará la diferencia si no terminamos abordando el cambio climático a escala global y sistemática.

«Entonces, realmente, lo que estamos tratando de hacer es ganar tiempo».

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