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Oct 11, 2023

As reservas lipídicas revelam o estado do coral

ISME Communications volume 3,

ISME Communications volume 3, Número do artigo: 29 (2023) Citar este artigo

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Os recifes de coral em todo o mundo estão ameaçados pelo estresse ambiental. O declínio observável na cobertura de corais deve-se principalmente à intensificação da quebra da simbiose dos corais, um processo conhecido como 'branqueamento'. A superprodução de espécies reativas de oxigênio (ROS) é considerada um dos principais impulsionadores do branqueamento de corais, onde o estresse ambiental leva ao aumento da expressão de ROS. Para explorar a ligação entre o dano de ROS e o status de simbionte, medimos a peroxidação lipídica (LPO), uma forma onipresente de dano de ROS, nos estoques lipídicos de células de algas endo e ex-simbióticas individuais de três espécies de corais, usando microscopia confocal e um corante fluorescente sensível a hidroperóxido de lipídios. Descobrimos que o LPO foi maior em endossimbiontes, enquanto o volume lipídico foi maior em células ex-simbióticas. A análise de agrupamento revelou três perfis metabólicos diferenciando células endosimbióticas (#1: alto LPO, baixo teor de lipídios) e ex-simbióticos (#3: baixo LPO, alto teor de lipídios), com o grupo intermediário (#2) contendo ambos os tipos de células. O estresse térmico fez com que os endossimbiontes de Pocillopora acuta se afastassem do cluster #1, sugerindo que esse cluster representa células em simbiose saudável/estável. Nosso estudo oferece um novo meio para avaliar a simbiose de coral, demonstrando que a proporção de LPO do simbionte combinada com o volume de armazenamento de lipídios é um marcador metabólico robusto para o estado da simbiose no nível celular.

Os corais Scleractinian formam a base dos recifes de corais e devem seu sucesso ecológico à sua interação com algas simbióticas unicelulares [1] pertencentes à família Symbiodiniaceae [2]. A relação intracelular entre a alga e seu hospedeiro permitiu que os corais prosperassem nas águas pobres em nutrientes dos trópicos por mais de 200 milhões de anos [3]. Em simbiose, o hospedeiro cnidário fornece à alga nitrogênio reduzido e outros nutrientes derivados de seu estilo de vida heterotrófico, enquanto o simbionte algal suporta o metabolismo dos hospedeiros fornecendo carbono produzido fotossinteticamente [4,5,6]. Devido à complexidade desta relação e, até recentemente [7], uma incapacidade de realizar experimentos in vitro em unidades simbióticas funcionais individuais (ou seja, célula hospedeira intacta com endossimbiontes), nosso conhecimento sobre os mecanismos celulares fundamentais que sustentam as interações simbióticas, incluindo aqueles que sustentam a expulsão seletiva de simbiontes de algas (iniciados pelo hospedeiro ou simbionte) do tecido hospedeiro [1, 8], ainda estão faltando.

Como parte de um mecanismo regulatório de custo-benefício [9], os corais controlam a densidade de simbiontes no tecido, restringindo sua taxa de crescimento, possivelmente por limitação de nitrogênio [10], e digerindo ou expelindo o excesso de células simbiontes à medida que crescem e se dividem [ 1, 11]. No entanto, a expulsão de simbiontes também pode ocorrer em resposta a condições desfavoráveis ​​que causam instabilidade metabólica no simbionte, no hospedeiro ou em ambos os parceiros. Isso é evidente pela multiplicidade de perturbações ambientais que aumentam a taxa de expulsão, incluindo baixas [12] ou altas temperaturas e/ou alta luz [13,14,15], escuridão [16], aumento da disponibilidade de carbono orgânico dissolvido, como como glicose [17], limitação de fosfato [18] e salinidade reduzida [19]. A perda excessiva de simbiontes e seus pigmentos fotossintéticos do tecido coral, um processo conhecido como 'branqueamento', muitas vezes é fatal para o coral, pois ele não consegue sustentar seu metabolismo sem receber a energia produzida por suas algas simbióticas. Nas últimas décadas, o branqueamento induzido por altas temperaturas tornou-se o principal fator de declínio na saúde e extensão dos recifes em todo o mundo [20]. Apesar do conhecimento estabelecido dos fatores ambientais que iniciam o branqueamento, pouco se sabe sobre o gatilho celular para a deterioração da simbiose do coral, nem em qual parceiro o gatilho se origina.