CRISPR/Cas9 revela un gen clave involucrado en la evolución de la formación del esqueleto de coral

Un nuevo trabajo dirigido por Phillip Cleves de Carnegie utiliza herramientas de edición de genoma CRISPR/Cas9 de última generación para revelar un gen que es fundamental para la capacidad de los corales pétreos para construir sus arquitecturas de arrecifes. esta publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Los corales pétreos son invertebrados marinos que construyen grandes esqueletos, que forman la base de los ecosistemas de arrecifes. Estos puntos críticos de biodiversidad albergan aproximadamente una cuarta parte de las especies marinas conocidas.

«Los arrecifes de coral tienen un enorme valor ecológico», dijo Cleves. «Pero están en declive debido a la actividad humana. La contaminación de carbono que arrojamos al aire está calentando los océanos, causando eventos fatales de blanqueamiento, y alterando la química del agua de mar, lo que resulta en la acidificación del océano que impide el crecimiento de los arrecifes».

Con el tiempo, el exceso de dióxido de carbono liberado en nuestra atmósfera por la quema de combustibles fósiles se lleva al océano, donde reacciona con el agua para formar un ácido que es corrosivo para los corales, los mariscos y otros organismos marinos.

Los corales pétreos son vulnerables a la acidificación de los océanos porque construyen sus esqueletos mediante la acumulación de carbonato de calcio, un proceso llamado calcificación, que se vuelve cada vez más difícil a medida que disminuye el pH del agua circundante. Debido a la importancia de la formación del esqueleto de coral en la construcción de arrecifes, un enfoque importante de la investigación ha sido comprender los genes que controlan el proceso y cómo ha evolucionado en los corales.

Durante varios años, el laboratorio de Cleves ha utilizado la tecnología CRISPR/Cas9, ganadora del Premio Nobel, para identificar procesos celulares y moleculares que podrían ayudar a guiar los esfuerzos de conservación y rehabilitación de corales. Por ejemplo, previamente revelaron un gen que es fundamental para la forma en que un coral responde al estrés por calor, información que puede ayudar a predecir cómo los corales manejarán futuros eventos de blanqueamiento.

Ahora, su equipo, incluida Amanda Tinoco de Carnegie, usó herramientas de edición del genoma para determinar que un gen en particular, llamado SLC4γ, es necesario para que las colonias de corales jóvenes comiencen a construir sus esqueletos. La proteína que codifica es responsable del transporte de bicarbonato a través de las membranas celulares. Curiosamente, SLC4γ solo está presente en los corales pétreos, pero no en sus parientes que no forman esqueletos. Juntos, estos resultados implican que los corales pétreos usaron el nuevo gen, SLC4γ, para desarrollar la formación del esqueleto.

«Al aplicar técnicas de biología molecular de vanguardia a los problemas ambientales apremiantes, podemos revelar los genes que determinan los rasgos ecológicamente importantes». Cleves concluyó. «Al desarrollar estas herramientas genéticas para estudiar la biología de los corales, podemos mejorar en gran medida nuestra comprensión de su biología y aprender cómo montar esfuerzos de conservación exitosos para estas frágiles comunidades».

Otros coautores del estudio incluyen a Lorna Mitchison-Field de Carnegie, Jacob Bradford y Dimitri Perrin de la Universidad Tecnológica de Queensland, Christian Renicke y John Pringle de la Universidad de Stanford y Line Bay del Instituto Australiano de Ciencias Marinas.