Investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST han revelado la historia evolutiva de las estrellas de mar con corona de espinas, un depredador de coral que puede devastar los arrecifes de coral. Sus hallazgos arrojan luz sobre cómo las poblaciones deEstas estrellas de mar han cambiado con el tiempo y podrían ayudar a reducir su destrucción ecológica.
Una sola estrella de mar corona de espinas es formidable, con un gran cuerpo cubierto de espinas venenosas y puntiagudas. Pero su verdadero peligro radica en su potente capacidad reproductiva, con estrellas de mar corona de espinas hembra liberando millones de huevos en un solo desoveEsto puede conducir rápidamente a plagas, con un gran número incontrolable de estrellas de mar que destruyen rápidamente vastas áreas de arrecifes de coral.
"Hace casi 40 años, Okinawa experimentó un brote masivo de estrellas de mar corona de espinas, donde más de 1.5 millones de estrellas de mar tuvieron que ser removidas a mano por buzos", dijo el profesor Noriyuki Satoh, autor principal del estudiante y líder delUnidad de Genómica Marina en OIST.
Aunque los brotes se han vuelto menos frecuentes recientemente alrededor de Okinawa y otras islas subtropicales en el archipiélago de Ryukyu, se han convertido en una amenaza cada vez mayor para la Gran Barrera de Coral en Australia, junto con el blanqueamiento de corales y los ciclones tropicales. Estos brotes de estrellas de mar se están volviendo más comunesy más grave, ya que las aguas cada vez más contaminadas y cálidas ayudan a la supervivencia de las larvas.
En 2017, la Unidad de Genómica Marina de OIST se asoció con científicos australianos para decodificar el genoma de la estrella de mar corona de espinas, con sus resultados publicados en Nature. Ahora, en su último estudio publicado en G3: Genes | Genomas | Genética , la Unidad de Genómica Marina quería explorar si se registró alguna información en los genomas de las estrellas de mar que pudiera arrojar luz sobre cómo y por qué ocurren estos brotes.
Los investigadores recolectaron estrellas de mar corona de espinas de los arrecifes de coral alrededor de tres islas diferentes en el archipiélago de Ryukyu: Okinawa, Miyako e Iriomote. Luego, los científicos secuenciaron todo el ADN encontrado en las mitocondrias, compuesto por más de 16,000 bases de nucleótidos, yutilizó diferencias en las secuencias entre las estrellas de mar individuales para construir un árbol evolutivo.
La unidad también realizó los mismos análisis en otras dos especies de estrellas de mar: la estrella de mar azul y la estrella de mar del Pacífico norte. Al comparar la estrella de mar con corona de espinas con estas otras dos especies, los científicos esperaban ver si sus hallazgos revelabanalgo único de la estrella de mar corona de espinas.
"La estrella de mar azul también es un depredador de arrecife de coral que vive en el mismo hábitat que la estrella de mar de corona de espinas, pero no produce estos brotes incontrolables", dijo el profesor Satoh. "Mientras tanto, el mar del Pacífico norteLa estrella es la estrella de mar más común en Japón y vive en aguas más frías alrededor de la parte continental de Japón ".
Los científicos descubrieron que el árbol evolutivo de la estrella de mar del Pacífico norte mostró que la especie se había dividido en dos linajes principales. Las estrellas de mar recolectadas en tres lugares diferentes en los mares alrededor de las regiones del noreste de Japón estaban compuestas por individuos de un linaje, mientras que una sola población en el Mar Interior de Seto, en el suroeste de Japón, estaba formada por individuos de un segundo linaje más reciente.
"Creemos que en un raro evento de migración, las larvas de estrellas de mar se dispersaron en el Mar Interior de Seto. Como estas dos áreas están tan separadas, no se produjo migración después entre las dos poblaciones, lo que resultó en la división de las especies en dos linajes", dijoProf. Satoh. "Mientras tanto, las corrientes oceánicas de menor alcance mantuvieron a los individuos del primer linaje mezclados entre los lugares cercanos en el noreste de Japón".
Para la estrella de mar azul, los resultados fueron más sorprendentes. El árbol evolutivo construido mostró que la especie se había dividido primero en dos linajes, con el segundo linaje y luego divergiendo nuevamente en dos subgrupos más pequeños. Pero curiosamente, los individuos de los dos linajes principales fueronencontrado tanto en Okinawa como en Ishigaki, las dos áreas en Ryukyus donde se recolectó la estrella de mar azul. Esto significa que dos poblaciones distintas de estrellas de mar viven en las mismas regiones geográficas pero no crían y mezclan sus genes. El profesor Satoh cree que estoes una fuerte evidencia de que hay dos especies crípticas de estrellas de mar azules; en otras palabras, las estrellas de mar se ven iguales a pesar de ser especies separadas y no reproductoras.
Los resultados también sugieren que la migración de las estrellas de mar azules ocurre en ambas direcciones entre Okinawa e Ishigaki. Esto fue inesperado ya que los científicos habían asumido previamente que la poderosa corriente del noreste que fluye desde Ishigaki hacia Okinawa evitó que las larvas de estrellas de mar fueran transportadas en la dirección opuesta.
"Para que la migración ocurra fácilmente en ambas direcciones, esto sugiere que las corrientes oceánicas en el archipiélago de Ryukyu pueden ser más complejas de lo que se había imaginado anteriormente", dijo el profesor Satoh.
Los resultados del árbol evolutivo de las estrellas de mar corona de espinas también respaldaron la idea de las corrientes oceánicas complejas en la región, con cada linaje de estrellas de mar corona de espinas también encontrado en más de una ubicación geográfica. Esto tiene implicaciones importantespara predecir dónde pueden ocurrir nuevos brotes de estrellas de mar con corona de espinas en Ryukyus, y los investigadores ahora abogan por una mejor comprensión de las corrientes oceánicas en el área.
En general, el árbol evolutivo para las estrellas de mar con corona de espinas se veía significativamente diferente de las otras dos estrellas de mar, diferencias fundamentales subyacentes en la dinámica de la población histórica de la especie. A pesar de ser una especie mucho más joven que las otras dos especies, divergiendo menos deHace un millón de años, el árbol mostró que la estrella de mar se fragmentó rápidamente en cinco pequeños linajes. Estos hallazgos sugieren que la especie sufrió frecuentes cuellos de botella genéticos, donde la población se redujo a solo un pequeño número de individuos, lo que luego impulsó un nuevo linaje.
"Esto implica que los brotes de estrellas de mar son solo una parte de un ciclo de población más grande de 'auge y caída', donde si se dejan a sus dispositivos naturales, las estrellas de mar comen tanto coral que se quedan sin comida y mueren".dijo el profesor Satoh.
Para sus próximos pasos, la Unidad de Genómica Marina está colaborando con científicos australianos para analizar las estrellas de mar con corona de espinas de la Gran Barrera de Coral. En lugar de utilizar ADN en las mitocondrias, los científicos apuntan a secuenciar el genoma completo de cada estrella de mar, incluido el ADN en el núcleo.
"En última instancia, esperamos que nuestros hallazgos puedan ayudarnos a comprender mejor las tendencias de la población de las estrellas de mar y el papel de las corrientes oceánicas en la propagación de nuevos brotes", concluyó el profesor Satoh. "Esto podría ayudarnos a predecir y, por lo tanto, mitigar brotes futuros."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Dani Ellenby. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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