- Explorando el mundo de los microorganismos benéficos para el cultivo de corales
El microbioma es el conjunto de microorganismos que coexisten dentro de un organismo hospedero. Entre estos microorganismos, existe un grupo denominado probióticos, cuya presencia resulta benéfica para la salud del hospedero y que, además, pueden ser administrados a otros organismos con el propósito de mejorar su salud. Esta década, se han llevado a cabo estudios más detallados sobre el microbioma y la administración de probióticos en diversas especies y entornos, incluyendo los corales, que son extremadamente vulnerables a los cambios de las condiciones ambientales.
El estudio del microbioma en corales inició con el surgimiento de la hipótesis del probiótico de coral, que describe la capacidad propia del microbioma de reestructurarse de acuerdo con las condiciones ambientales. En otras palabras, cuando el coral está expuesto a cambios en su entorno, el microbioma realiza ajustes que le permitirán adaptarse a las nuevas condiciones en menos tiempo.
La composición del microbioma del coral abarca una gran diversidad de microorganismos, como microalgas, bacterias, virus, arqueas y hongos, que se distribuyen a través del mucus, tejido y esqueleto. Sin embargo, algunos de estos microorganismos pueden presentar tanto efectos negativos como benéficos para el coral. Existen algunas bacterias que pueden beneficiar al coral a través de mejoras en el ciclaje de nutrientes, control de microorganismos patógenos, degradación de compuestos tóxicos y, además, en etapas tempranas de su desarrollo, produciendo moléculas de señalización que serán captadas por las larvas para su asentamiento.
Varios estudios han puesto a prueba el uso de grupos bacterianos benéficos como probióticos potenciales en corales. Por ejemplo, fragmentos de coral de las especies Pocillopora damicornis y Mussismilia hispida fueron expuestos a incrementos de temperatura, administrándoles un grupo de bacterias benéficas con el propósito de mitigar los efectos negativos de este tipo de estrés. Como resultado se observó que los fragmentos que contenían estas bacterias lograron disminuir el impacto de la temperatura, y adicionalmente, disminuyeron la presencia de bacterias patógenas que aprovechaban esta condición para afectar al coral.
En otro estudio realizado con el coral Pocillopora damicornis, en condiciones similares de incremento de temperatura, se le administró un grupo benéfico diferente. Como resultado, se obtuvo un aumento en la expresión de genes de respuesta inmunológica y de reservas energéticas, sugiriendo que las bacterias suministradas pueden estimular la respuesta inmune del coral ante incrementos en la temperatura
2. La importancia del cultivo de corales para el arrecife
La vulnerabilidad del ecosistema arrecifal ocurre por estresores como el cambio climático, acidificación de los océanos, exposición a la radiación ultravioleta, sobrepesca, desarrollos costeros, descarga de aguas residuales, etcétera. Por lo tanto, para fortalecer la restauración y/o resiliencia del ecosistema, es importante la aplicación de acciones como el cultivo de corales, que tiene como propósito la generación de reclutas sexuales o settlers que aumentarán la diversidad genética, por lo que su reproducción es clave para la renovación de las comunidades arrecifales.
El cultivo de corales comienza con el desove y recolecta de gametos (esperma y huevos), que se lleva a cabo en las lunas llenas de los últimos meses del verano. La luna llena y la temperatura son indicadores que les permiten a los corales sincronizar la liberación de sus gametos al mismo tiempo, en condiciones naturales, esto asegura que la fertilización ocurra. Una vez recolectados, son transportados cuidadosamente al laboratorio para ser fertilizados manualmente, mediante movimientos delicados cada cierto tiempo. Posterior a la fertilización, se obtienen larvas plánulas que nadan libremente en el agua antes de encontrar el sitio perfecto para asentarse. Para facilitar este proceso, dentro de los acuarios se colocan unas piezas fabricadas específicamente para esto, llamadas sustratos artificiales. Una vez que las larvas nadan a través de estos sustratos, encontrarán el sitio más adecuado y se asentarán para comenzar su metamorfosis a recluta de coral o settler. En términos generales, estos reclutas sexuales o settlers, son pequeños corales nacidos de una reproducción sexual, y se les conoce por ese término, debido a que están recientemente asentados en el sustrato, y aunque pueden medir menos de 5cm ya forman parte de la comunidad arrecifal.
Sin embargo, como se mencionó al principio de este párrafo, la presencia de estresores ambientales y humanos, obstaculizan el desarrollo de estos reclutas, disminuyendo su tasa de supervivencia. Por este motivo, la administración de microorganismos benéficos como probióticos potenciales durante el cultivo de corales, se ha convertido en una propuesta importante.
3. Conformación de consorcios bacterianos benéficos
Para lograr la selección, conformación y administración de grupos bacterianos benéficos, es crucial seguir una serie de pasos detallados a continuación:
Obtención de cultivos bacterianos: puede realizarse a partir de muestras de mucus, tejido, esqueleto o de fragmentos de coral. Dependiendo del grupo de bacteria de interés a cultivar, se selecciona o diseña el medio y condiciones óptimas de cultivo en el laboratorio.
Caracterización de las cepas bacterianas: una vez identificada la especie por secuenciación masiva del gen 16S ARNR, se procede con la selección de la función de interés a realizar por las bacterias, que puede ser el ciclaje de nutrientes, control de patógenos, degradación de compuestos tóxicos o producción de moléculas de señalización para beneficio en las etapas tempranas de desarrollo; se realizarán pruebas bioquímicas, moleculares o metabólicas para garantizar que las cepas bacterianas aisladas expresen dicha actividad.
Ensamble de consorcio bacteriano: es necesario realizar una prueba de antagonismo microbiano y otra de adherencia. En la primera, se espera observar que ninguno de los microorganismos del consorcio inhiba el crecimiento de los demás, asegurando así la reproducción exitosa de este consorcio dentro del coral. Mientras que, en la segunda, se evalúa la capacidad de los microorganismos para integrarse al hospedero.
Administración de grupo benéfico: puede realizarse a través de alimento vivo, pellets, bombas dosificadoras o aplicando directamente en la columna de agua. La administración de las bacterias está dirigida principalmente a condiciones de acuario, de tal forma que sea posible evaluar la administración de estos grupos benéficos.
Para que un consorcio sea considerado benéfico, es fundamental que al momento de aplicarse no genere efectos negativos. En los corales, estos signos pueden verse como palidez o pérdida de tejido. También, puede evaluarse midiendo la actividad fotosintética de sus microalgas simbiontes, ya que una reducción en esta actividad puede ser un indicativo de estrés o daño.
En años recientes, Peixoto y colaboradores (2020) caracterizaron un consorcio formado por los géneros Pseudoalteromonas, Halomonas y Cobetia, con propósitos benéficos. Este consorcio actualmente se está evaluando en diversos experimentos para explorar su efectividad como potencial probiótico en corales del Mar Rojo.
Actualmente en Cinvestav Unidad Mérida, en colaboración con la Unidad Académica de Sistemas Arrecifales (ICMyL-UNAM), se realiza la búsqueda de cepas bacterianas con actividad probiótica potencial, que puedan dar lugar a reclutas de Orbicella faveolata mejor adaptados a las condiciones ambientales actuales (Figura 1). Hoy en día, se cuenta con una colección de cepas bacterianas aisladas de reclutas de O. faveolata, que están siendo caracterizadas para formar un consorcio potencialmente probiótico, que beneficie el ciclaje de nutrientes y pueda mejorar la supervivencia de estos reclutas al momento de ser sembrados en el mar.
La importancia de favorecer el ciclaje de nutrientes dentro del ecosistema arrecifal, radica en su estado ambiental actual, que se ha visto afectado principalmente por el aumento de actividades humanas que están enriqueciendo el ecosistema con nutrientes, convirtiéndose en un problema, ya que puede ocasionar un desequilibrio en el ecosistema y favorecer el crecimiento de organismos no deseados. Por este motivo, se espera que la formación de este consorcio bacteriano, permita resaltar la importancia de ciertos grupos benéficos que puedan ser considerados como probióticos potenciales para el cultivo de corales, así como también, que estos puedan sumarse como herramienta a las estrategias de conservación y restauración aplicadas en el Caribe Mexicano.
Referencias
Arriaga Piñón, Z. P., Paz-García, D. A., Álvarez-Filip, L., Banaszak, A. T., Aguirre-Macedo, M. L., & García Maldonado, J. Q. (2022). Importancia de los microorganismos ante una nueva crisis que enfrentan los arrecifes coralinos en el Caribe Mexicano. Avance y Perspectiva.
Banaszak, A., Schutter, M., Guendulain García, S., Mendoza Quiroz, S., & Gómez Campo, K. (2018). Guía práctica para la restauración con base en la producción de reclutas sexuales de corales con énfasis en Acropora palmata. Alianza Fundación Carlos Slim.
Peixoto, R. S., Rosado, P. M., Leite, D. C. de A., Rosado, A. S., & Bourne, D. G. (2017). Beneficial microorganisms for corals (BMC): Proposed mechanisms for coral health and resilience. In Frontiers in Microbiology (Vol. 8, Issue MAR). Frontiers Media S.A. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00341
Peixoto, R. S., Sweet, M., Villela, H. D. M., Cardoso, P., Thomas, T., Voolstra, C. R., Høj, L., & Bourne, D. G. (2020). Coral Probiotics: Premise, Promise, Prospects. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-090120
Peixoto, R. S., & Voolstra, C. R. (2025). Introduction to Coral Reef Microbiome. In Coral Reef Microbiome (pp. 3-6). Cham: Springer Nature Switzerland
*Foto de portada creada con DALLE
