Genomica ambientale per i coralli


Genomica ambientale per i coralli

Applicata una struttura genomica del paesaggio marino per caratterizzare i modelli spaziali di adattamento termico e connettività per le barriere coralline della Nuova Caledonia.

Gli oceani sono un fattore chiave per la salute del pianeta, poiché assorbono oltre il 90% dell'energia solare. Dimostrano fino a che punto le temperature in aumento minacciano le barriere coralline e altri ecosistemi vitali che supportano la biodiversità.

Nel 2016 e 2017, un aumento brusco temperature superficiali del Pacifico causato imbianchimento massa senza precedenti. La Grande barriera corallina australiana è stata particolarmente colpita.

Lo sbiancamento si verifica quando lo stress da calore interrompe il rapporto simbiotico tra i coralli e le minuscole alghe che vivono al loro interno, fornendo una fonte di nutrienti per i coralli e dando loro il loro colore. Lo sbiancamento persistente può portare alla morte dei coralli.

Negli ultimi due decenni, ondate di calore anomale hanno fatto sì che intere sezioni di barriera corallina al largo della costa australiana, che misuravano diversi chilometri di lunghezza, diventassero bianche.

Gli scienziati hanno già scoperto che alcune barriere coralline sono meglio attrezzate per far fronte allo stress termico ricorrente rispetto ad altre.

Per la sua ricerca di tesi, Oliver Michele Selmoni, (1) assistente di dottorato presso il Laboratorio di Sistemi Informativi Geografici (LASIG) dell'EPFL, ha applicato i principi della genomica ambientale per caratterizzare questa capacità di adattamento.

Il dottor Selmoni ha incrociato i risultati delle analisi genetiche dei campioni di corallo con i dati sulla temperatura dell'oceano catturati dai satelliti per determinare cosa ha reso alcuni coralli meglio in grado di resistere alle temperature in aumento.

Costruire uno studio da zero

Dopo aver applicato il suo metodo a dati preesistenti su una specie di corallo in Giappone, il dottor Selmoni si è recato in Nuova Caledonia per costruire un nuovo studio da zero. Ha raccolto i propri campioni di corallo con l'aiuto degli scienziati dell'IRD con sede a Nouméa. I risultati sono stati pubblicati su Nature Scientific Reports. (2)

«La Nuova Caledonia ospita la seconda barriera corallina più lunga del mondo, che si espande fino a oltre 1.000 km», afferma Selmoni. «Questo ecosistema relativamente compatto è esposto a contrasti drammatici nelle condizioni ambientali, il che lo rende un candidato ideale per lo studio dell'adattamento climatico».

Lo studio mirava a testare due ipotesi:

La prima è che le popolazioni di coralli imparano ad adattarsi ai mari più caldi dopo aver sperimentato uno stress termico prolungato per molti anni. «Più a lungo persistono le temperature più alte, più è probabile che si sviluppino caratteristiche di resilienza climatica e si trasmettano di generazione in generazione», spiega Selmoni.

La seconda ipotesi riguarda la connettività: i coralli si riproducono rilasciando nell'acqua le larve, che vengono poi trasportate nelle correnti oceaniche.

«I coralli dipendono dalle popolazioni vicine per sopravvivere. Quando una barriera corallina viene distrutta da fattori di stress ambientali o dall'attività umana, sono necessarie larve provenienti da altre parti per avviare il ripopolamento», aggiunge Selmoni.

Creazione di aree marine protette

Il primo compito di Selmoni è stato quello di valutare la composizione dell'ambiente marino in Nuova Caledonia, utilizzando dati satellitari risalenti a 30 anni fa. Dopo aver selezionato 20 siti con i maggiori contrasti di temperatura, si è diretto sul campo per raccogliere campioni.

«Ci siamo concentrati su tre specie di corallo del Pacifico di punta che sono suscettibili allo sbiancamento e relativamente facili da trovare», ricorda. «È stata un'impresa enorme: 3.000 km su strada e altri 1.000 km in barca!» Selmoni ha condiviso i dettagli della sua esperienza sul blog dell'EPFL.

Utilizzando metodi di genomica ambientale al LASIG, ha scoperto che le osservazioni sul campo supportano le sue ipotesi di connettività e adattamento.

«Come previsto, abbiamo osservato una correlazione tra la probabilità di adattamento e l'esposizione prolungata a stress da calore elevato. Al contrario, i coralli in luoghi che non avevano mai subito stress da calore non hanno mostrato tratti di adattamento climatico», spiega Selmoni.

Guardando al futuro, le mappe sviluppate nello studio potrebbero essere utilizzate per stabilire nuove aree marine protette (AMP) - zone in cui la pesca, il turismo, l'industria e altre attività umane sono limitate - in luoghi in cui, attraverso la connettività, potrebbero popolarsi ceppi corallini resistenti al calore.

Un'altra opzione potrebbe essere quella di selezionare e coltivare coralli adattivi al clima, quindi trapiantarli nelle barriere coralline vicine che sono meno in grado di resistere alle temperature in aumento, accelerando così il processo di selezione naturale.

«Nel tempo, questi ceppi più resistenti possono aiutare a ricostruire le barriere coralline danneggiate o rendere le popolazioni di coralli esistenti più resistenti allo sbiancamento», conclude Selmoni.

Riferimenti:

(1) Oliver Michele Selmoni

(2) Coral cover surveys corroborate predictions on reef adaptive potential to thermal stress

Descrizione foto: Una barriera corallina in Nuova Caledonia. - Credit: Oliver Selmoni, EPFL.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Applying environmental genomics to coral conservation

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