Comprendere le basi molecolari delle malattie che colpiscono il corallo

Una malattia dei coralli chiamata disgenesia (GA) è raffigurata nel compressore dei politi di corallo, una specie che costruisce la barriera corallina trovata al largo delle coste delle Hawaii. GA è una malattia simile a un tumore che può causare protrusioni simili a tumori che colpiscono sia lo scheletro del corallo che i suoi tessuti molli. Credito: E. Andersson / NIST

Le barriere coralline sono il luogo preferito dai subacquei e uno degli ecosistemi più diversificati al mondo. Ad esempio, le barriere coralline delle Hawaii, conosciute come la “foresta pluviale marina”, ospitano oltre 7.000 specie di animali marini, pesci, uccelli e piante. Tuttavia, le barriere coralline affrontano gravi minacce, comprese molte malattie associate all’attività umana.

Per comprendere la relazione tra l’attività umana e un tipo di malattia simile al tumore chiamata anomalie della crescita (GA), i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno aderito allo United States Geological Survey (USGS) e allo United States Marine Atmosphere . L’Agenzia (NOAA) utilizza un nuovo metodo di profilazione molecolare per identificare 18 piccole molecole che dovrebbero aiutare a comprendere meglio la sequenza delle reazioni molecolari che portano alla malattia.

GA colpisce sia lo scheletro del corallo che i suoi tessuti molli. Gli scienziati non conoscono la causa della malattia o come si diffonde, ma ipotizzano che vi sia una forte correlazione tra la prevalenza di GA nelle colonie di coralli e la vicina densità di popolazione. ..

Quasi tutti i tipi di corallo sono costituiti da centinaia a milioni di singoli molluschi chiamati polipi. I polipi secernono carbonato di calcio per formare uno scheletro rigido che pone le basi per le colonie di coralli. GA colpisce i coralli attraverso una crescita irregolare e accelerata dello scheletro, riducendo la densità e riempiendo i buchi. Questo crea masse simili a tumori nello scheletro della colonia di coralli, riducendo i polipi e riducendo la fertilità.

I coralli poco profondi ricevono alimenti come carboidrati e ossigeno come sottoprodotti della fotosintesi grazie alla loro relazione simbiotica con le zooxantelle che abitano i tessuti dei coralli. GA può ridurre le zooxantelle simbiotiche e quindi meno energia assorbita dalla fotosintesi.

GA di solito non porta direttamente alla morte dei coralli, ma può influenzare la salute generale delle colonie di coralli e rappresentare una minaccia ecologica per le popolazioni di coralli. Per analizzare la malattia, i ricercatori del NIST hanno scelto i semi di corallo Compressore Polytes Come il loro campione di destinazione..

Questa specie di corallo, nota come corallo “dito” o “gobba”, fa parte della famiglia Stony Coral, “una delle specie più importanti per la costruzione di barriere coralline delle Hawaii”, afferma la chimica del NIST Tracey Schock. “Hanno gettato le basi per le barriere coralline”.

P. comprimere Scoperta in una laguna poco profonda al largo delle isole Hawaii, i ricercatori hanno ottenuto campioni di corallo dalla baia di Kaneohe a Oahu. La baia è stata ampiamente studiata come area colpita Attività umana Acque reflue e inquinamento da metalli. GA è stato precedentemente osservato nelle specie di corallo lì.

Analizzare e studiare GA in P. comprimere, I ricercatori si sono rivolti al campo della metabolomica. Questo è uno studio di piccole molecole, come le molecole che compongono un organismo che si trova nei tessuti, nel sangue o nelle urine. Conosciute come metaboliti, queste piccole molecole sono prodotti intermedi e finali di una serie di reazioni biochimiche note come percorsi molecolari degli organismi viventi.

Alcuni esempi del genere Piccola molecola Contiene zuccheri come glucosio, aminoacidi, lipidi e acidi grassi. La loro produzione può essere influenzata da fattori genetici e ambientali, aiutando i ricercatori a comprendere meglio l’attività biochimica di tessuti o cellule. In questo caso, l’analisi chimica dei metaboliti fornisce informazioni importanti per aiutare i ricercatori a comprendere la fisiologia della malattia.

Il NIST utilizza metodi per comprendere le basi molecolari delle malattie che colpiscono i coralli

Due diverse immagini di campo raffiguranti il ​​Polytes Compressor, una specie di barriera corallina che costruisce barriere coralline al largo delle coste delle Hawaii. Il corallo è affetto da una crescita anormale (GA). È una malattia che può causare protuberanze simili a tumori che colpiscono sia lo scheletro del corallo che i suoi tessuti molli. GA è la “protrusione più grande” del corallo. Credito: R. Day / NIST

Per il loro studio, i ricercatori hanno campionato colonie di coralli che hanno sia tessuti sani che malati. Hanno diviso il campione in modo che i coralli sani e quelli malati potessero essere valutati separatamente. Avevano anche un altro campione adiacente senza tessuto della lesione.

I campioni sono stati congelati in azoto liquido e liofilizzati per l’effettiva elaborazione del campione mantenendo l’integrità metabolica. I ricercatori hanno quindi utilizzato un martello e scalpelli in acciaio inossidabile per isolare l’area interessata da colonie sane e tessuto spazzolato dallo scheletro. In una delle fasi finali della preparazione del campione, hanno usato una combinazione di metanolo, acqua e cloroformio per estrarre chimicamente i metaboliti dal tessuto dei coralli.

Questo metodo è nuovo per la ricerca sui coralli, ha detto Schock. “Nella metabolomica, è importante mantenere lo stato di tutti i metaboliti nel campione al momento della raccolta. Questo utilizza l’azoto liquido per fermare tutta l’attività biochimica e questo fino all’estrazione chimica del metaboloma. Deve essere in uno stato. Richiede complessità della struttura del corallo. Rigoroso protocollo di raccolta e trattamento. “

I ricercatori hanno quindi creato un’analisi metabolomica di campioni di corallo utilizzando una tecnica di profilazione riproducibile nota come risonanza magnetica nucleare protonica (1H NMR).

La tecnologia 1H NMR espone l’estratto di corallo a un campo elettromagnetico e misura il segnale a radiofrequenza emesso dall’idrogeno nel campione. Diversi tipi di metaboliti sono rivelati da segnali unici che segnalano il loro ambiente chimico. L’NMR è una tecnica “all-in-one” imparziale perché rileva tutti i segnali dai nuclei magnetici nel campione. Gli esperimenti NMR bidimensionali in grado di identificare sia gli atomi di idrogeno (1H) che i loro atomi di carbonio (13C) direttamente legati forniscono maggiori informazioni chimiche e fiducia nell’accuratezza dell’identificazione dei diversi metaboliti nel campione. Dare

Lo studio ha identificato 18 diversi metaboliti e nuove morfologie di GA. P. comprimere.. I ricercatori hanno scoperto che i tumori GA hanno profili di metaboliti diversi rispetto alle aree sane della stessa colonia di coralli, con alcuni metaboliti che possono essere importanti per queste differenze di profilo. Via metabolica rilevata. Hanno anche scoperto che la perdita della regolazione interna del pH sembra essere responsabile dello scheletro cavo caratteristico di GA.

“Abbiamo anche trovato un percorso candidato che non solo caratterizza nuovi aspetti della fisiologia GA, ma fornisce anche un chiaro percorso per futuri sforzi di ricerca volti a comprendere meglio la formazione di GA e il metabolismo dei coralli in generale”, ha affermato Schock. Dice.

Man mano che questo tipo di ricerca si accumula, i ricercatori stanno immaginando un database in grado di mettere insieme informazioni sui metaboliti dei coralli provenienti da più specie di coralli in un luogo accessibile a tutti gli scienziati.

Lavorare con altri ricercatori in una varietà di discipline può aiutarti a comprendere meglio gli effetti biologici di questa malattia. Colonia di coralli.. Impara quali specie sono tolleranti e quali sono sensibili allo stress. Entrambi i tipi di adattamenti o meccanismi fisiologici sono importanti per le attività di conservazione, ha affermato Schock.

Per ora, i ricercatori hanno scoperto che queste scoperte hanno aiutato altri scienziati ad analizzare le specie di corallo e, infine, la barriera corallina potrebbe supportare gli sforzi per preservarsi.


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Per maggiori informazioni:
Erik R. Andersson et al, Identificazione dei cambiamenti metabolici associati alle anomalie della crescita dei coralli utilizzando la metabolomica 1H NMR, barriera corallina (2021). DOI: 10.1007 / s00338-021-02125-7

Fornito da
Istituto nazionale di standard e tecnologia

Citazione: Comprensione delle basi molecolari delle malattie che colpiscono i coralli (9 luglio 2021) 9 luglio 2021 https://phys.org/news/2021-07-molecule-underpinnings-disease-affecting-corals Ottenuto da .html

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