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Jun 23, 2023

I dolci sforzi degli anemoni di mare aiutano gli ecosistemi della barriera corallina a prosperare

Tropical oceans are typically nutrient-poor, yet they host vast biologically

Gli oceani tropicali sono tipicamente poveri di nutrienti, ma ospitano vasti ecosistemi di barriera corallina biologicamente diversi costruiti da cnidari simbiotici (compresi coralli e anemoni). Questa apparente contraddizione, conosciuta come il paradosso di Darwin, ha lasciato perplessi gli scienziati da quando è stata descritta per la prima volta da Charles Darwin nel 1842.

Ora, uno studio internazionaleguidato dai ricercatori KAUST ha dimostrato come l’anemone di mare Aiptasia distribuisce lo zucchero che riceve dai suoi simbionti per riciclare i rifiuti di azoto in modo efficiente in tutto il suo corpo, permettendogli di prosperare in ambienti poveri di nutrienti.

"Molti studi precedenti si erano concentrati sull'ambiente oceanico per scoprire da dove provengono i nutrienti limitati, in particolare l'azoto, che è molto scarso", afferma il ricercatore Guoxin Cui, che ha lavorato al progetto sotto la supervisione di Manuel Aranda.

"Alcuni studi sui coralli hanno ipotizzato che la simbiosi corallo-alghe abbia generato questi punti caldi ecologici. Tuttavia, il meccanismo molecolare sottostante che consente agli cnidari di costruire questi enormi ecosistemi è rimasto sfuggente", afferma Cui.

Cui era particolarmente interessato ad esaminare la relazione simbiotica a livello dei tessuti. Gli Cnidari hanno una struttura tissutale semplice costituita da due strati cellulari principali: il gastroderma e l'epidermide. Solo lo strato interno, il gastroderma, forma il rapporto intracellulare con le alghe.

Innanzitutto, il team ha adattato una tecnica di microdissezione laser per separare i due strati di tessuto dell’Aiptasia e studiare l’espressione genica tessuto-specifica. Utilizzando la tecnologia emergente di sequenziamento dell'RNA a cellula singola, hanno studiato i profili di trascrizione dell'RNA associati alla simbiosi su scala cellulare fine. Questa è la prima volta che tali tecniche vengono utilizzate per studiare la simbiosi negli anemoni di mare.

L’approccio ha permesso ai ricercatori di identificare i trasportatori chiave coinvolti nell’assimilazione dell’azoto, prima di utilizzare la colorazione degli anticorpi per tracciare la localizzazione di questi trasportatori di nutrienti all’interno dell’anemone.

"Abbiamo scoperto che l'anemone modifica l'espressione e la localizzazione dei trasportatori di nutrienti per distribuire il glucosio che riceve dai suoi simbionti in tutti i suoi tessuti", afferma Aranda. "Utilizza la maggior parte della sua massa corporea per riciclare i rifiuti di azoto prodotti, oltre a elaborare l'ammonio disponibile nell'ambiente."

La relazione simbiotica trasforma l'intero organismo in un assimilatore di azoto, osserva Cui. "Ciò mette in discussione la convinzione diffusa che le alghe siano gli unici attori nell'assimilazione dell'azoto; anche l'anemone svolge un ruolo importante nel riciclaggio di questo scarso nutriente. Formano un unico metaorganismo inseparabile."

Il team spera che questo studio fornisca la base per creare metodi di riproduzione selettivi migliori e possa orientare gli sforzi per salvaguardare gli ecosistemi della barriera corallina. Stanno espandendo la loro ricerca per esaminare le relazioni simbiotiche tra diversi taxa cnidari e contesti ecologici.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web della King Abdullah University of Science & Technology