31/10/2017

La acidificación de los océanos


Cada día, los océanos absorben una cuarta parte del CO2 antrópico emitido en la atmósfera, lo que modifica la química del agua de mar y acarrea una acidificación de los océanos debido a la disminución del pH del agua. El coral, al igual que otras especies calcificadas, se ve directamente afectado por este proceso de acidificación.

Durante la escala de Tara en Keelung, Taiwán, hemos entrevistado a Alexander Venn, científico investigador del Centro Científico de Mónaco, de visita en la National Taiwan Ocean University. Alexander Venn estudia la calcificación y la regulación del pH de los corales.

Desde la década de 1990, oímos mencionar la acidificación del océano. ¿Nos puede explicar exactamente de qué se trata?
La acidificación del Océano es un proceso en el cual el CO2 emitido en la atmósfera, acidifica el océano. No podemos decir que el océano es realmente "ácido"; Solamente se vuelve menos alcalino, debido a la disminución progresiva del pH del agua de mar. El dióxido de carbono es un gas ácido, que se disuelve en el agua de mar. Hoy, estimamos que la acidez de los océanos ha aumentado en un 30% desde el comienzo de la revolución industrial.

Cuando los investigadores consideraron seriamente el tema de la acidificación hace unos 20 años, la comunidad científica ya estaba preocupada por los efectos nocivos sobre los corales. Ahora sabemos con certeza que, en respuesta a la acidificación, muchos corales construyen sus esqueletos más lentamente.

También hemos descubierto que los corales saben cómo controlar y regular relativamente bien su pH interno. Cuando observamos una caída del pH del agua de mar, eso se acompaña de una disminución mucho menor del pH en el coral, donde él calcifica. Este principio se aplica a todos los organismos, animales y plantas: una parte muy importante de su fisiología está dedicada al control de su pH interno. Nosotros también debemos controlar nuestro pH sanguíneo porque si aumenta o disminuye demasiado, morimos.

¿Este descubrimiento es buena o mala noticia?
La buena noticia, es que los corales son potencialmente más resistentes de lo que esperábamos. El problema es que, de todos modos, su pH interno disminuye con la acidificación del agua de mar, lo que repercute en la calcificación.

Pero también planteamos la hipótesis de que los corales destinan más energía a la regulación de su pH interno cuando el pH del agua de mar disminuye. Si gastan una gran parte de su energía en esta regulación, tienen menos energía para dedicarse a otros procesos que son esenciales para la vida.

¿De qué procesos está hablando?
De la calcificación en sí. Sabemos que a medida que el pH del agua de mar disminuye y los corales luchan por controlar su pH interno, algunos de ellos producen un esqueleto más poroso y, por lo tanto, potencialmente más frágil, con grandes cavidades.
Imaginemos: Digamos que el carbonato de calcio de un esqueleto de coral es como el cemento o los ladrillos para una casa. Estos ladrillos se vuelven más costosos de producir. Si comparamos el esqueleto de coral con una casa, él  construirá una vivienda con pasillos, habitaciones y ventanas más grandes, pero como resultado, paredes más delgadas. Durante una tormenta, la estructura es menos resistente. 
Eso es lo que nos preocupa. Hemos demostrado que este fenómeno ocurre en una especie importante de coral, en Taiwán: Stylophora pistillata, el coral digitiforme (en forma de dedos). Es un gran coral ramificado que se encuentra en todo el Pacífico, el Mar Rojo y el Océano Índico. También es importante señalar que Stylophora pistillata es una especie relativamente resistente y que, aunque todas las especies de coral son capaces de controlar su pH interno, su capacidad para hacerlo varía. Con esto quiero decir que algunos corales son más vulnerables a la acidificación de los océanos que otros.
Necesitamos extender nuestra investigación a otras especies de coral para comprender el impacto de la acidificación en la calcificación de los corales.

Entrevista por Noëlie Pansiot (mayo del 2017).

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Alotau, Papúa Nueva Guinea


Habíamos dejado el apacible pueblo de Gizo en las Salomón, con algo de nostalgia. Al bordear las últimas islas del archipiélago de Salomón, la madre naturaleza nos regaló uno de esos momentos mágicos, de los cuales solo ella tiene el secreto: un banco de cinco delfines jugando frente a la proa de Tara, en medio de una puesta de sol de antología, bajo una magnífica nube cumuliforme.
Después de dos días de navegación sin vientos y con motores, sobre un mar liso, aplastado por un calor agobiante, la noche nos ofreció un cielo extraordinariamente estrellado, salpicado de millones de estrellas. En la madrugada, descubrimos un nuevo país montañoso y verde. El sol hace una tímida entrada, antes de establecerse generosamente.

Acabamos de llegar a Alotau, Papúa Nueva Guinea, un país de unos 7 millones de habitantes que ocupa  462,840 km² de la parte oriental de la segunda mayor isla del mundo (785 753 km²).
Alotau es una pequeña ciudad provincial de 15 mil habitantes, bien protegida en una ensenada de la costa norte de la profunda bahía de Milne Bay, escenario de la primera derrota japonesa en la guerra del Pacífico en 1942.
Mientras nos amarramos al muelle, se acercan unos curiosos atraídos por nuestra rara goleta.
– "¿Tara, es el nombre del barco? ¿De dónde vienen? "
  “De Francia”
– "¿Dónde queda?”
– "..."
Saldremos de Alotau el 1 de noviembre, rumbo a 3 sitios de muestreo, uno de los cuales está dedicado exclusivamente al estudio de la acidificación del agua y sus consecuencias sobre el coral. Aquí, las emanaciones del CO2 natural proveniente de los fondos marinos, modifican la química del océano, y ofrecen un laboratorio natural a los científicos, preocupados por el impacto del CO2 atmosférico sobre la biodiversidad marina. 

Vincent Hilaire.

18/10/2017

Guadalcanal, Honiara


Zarpamos de Poum con solo 8 almas a bordo, disfrutando de una navegación con velas en medio del Mar de Coral.
Guillaume Bourdin, ingeniero oceanógrafo del laboratorio de Villefranche (Francia), aprovecha las buenas condiciones meteorológicas entre Poum y las islas Salomón  para lanzar las redes e instrumentos de un programa de 6 estaciones en movimiento: muestreo genómico, taxonomía, imágenes, biogeoquímica, óptica, aerosoles... 
La última noche de navegación nos trae fragancias nuevas: arboles resinosos,  tierra húmeda, flores...El anuncio de una isla de Guadalcanal cercana. Al alba, aparece una espesa cobertura forestal, una alfombra verde, dominada por una cadena de picos volcánicos atrapando las nubes. Las aguas turquesas a lo largo de la costa que bordeamos por 160 km, son el terreno de cacería de pequeños delfines al acecho de atunes.

Llegamos a Honiara este 18 de octubre, después de cuatro días cómodos. Pero pronto, nos impacta el contraste. Llegando de Nueva Caledonia y de una Melanesia mejor dotadas, descubrimos  en los muelles  de esta ciudad capital de 85 mil habitantes, la vida difícil de este archipiélago, sus pequeños ferris oxidados trayendo los habitantes de las islas vecinas, sus cargueros fondeados en espera de leños, y sus aserraderos por doquier, signos de una intensa explotación del bosque. 
  
Víctima de un ciclón devastador en 1986, de dos terremotos en 2007 y 2013, y de una actual inestabilidad política, el archipiélago de las Salomón es el más pobre de esta región del Pacífico.
Nos quedaremos atracados 2 días antes de salir a explorar 3 arrecifes cercanos. Nos alcanza aquí un nuevo equipo científico, liderado por la bióloga Rebecca Vega Thurber ((Oregon State University,  USA), que se quedará hasta Papúa-Nueva Guinea.

Vincent Hilaire.

16/10/2017

El futuro del coral



Francesca Benzoni, de la Universidad de Milán-Bicocca, Italia, forma parte de la misión  Entrecasteaux-NC 2017 con el IRD en Nueva Caledonia. Bióloga especialista del coral, estuvo a bordo de Tara en este leg. También fue el primer coordinador científico del estudio del coral realizado en Tara Oceans 2009-2013, una expedición entonces dedicada al plancton.

Hoy, ¿cuál es la situación general y, en particular, en Nueva Caledonia?
"Hoy, está claro que hay un problema global. En 2016, el blanqueamiento explotó por primera vez en Nueva Caledonia, donde trabajo actualmente. Sin embargo, en 2017, el fenómeno no se repitió aquí, mientras causó nuevos estragos en la Gran Barrera de Coral australiana, ya afectada en el pasado.
Vemos un aumento del número de fases de calentamiento. Sabemos que la acidificación de los océanos se combina con este aumento de las temperaturas. Científicamente, estamos experimentando un momento histórico excepcional para el estudio de todos estos problemas.

Nueva Caledonia es un territorio coralino, un arrecife separado, un caso especial. Este arrecife es muy rico en biodiversidad y su salud fue muy buena hasta 2016. Desde entonces, a pesar de que todavía está libre de grandes olas de mortalidad como en Australia, es más vulnerable a pesar de su capacidad de recuperación.

El tiempo de vida de un coral es mucho más limitado que el periodo de un arrecife. Los arrecifes no desaparecerán de inmediato, incluso si los corales mueren. Seremos testigos,  después de cada ola de blanqueamiento cada vez más frecuente, de los cambios de composición de la comunidad subacuática.

No hay duda de que habrá cambios en las comunidades coralinas. Algunas especies dominarán, otras se adaptarán. O no. Estos cambios ya están ocurriendo, y con el tiempo, podemos decir que las situaciones se redistribuirán, que todo se puede alterar.
Por lo tanto, es importante comprender y descubrir la identidad de las especies, cómo se posicionan en relación con el cambio climático.
Nos queda claro que hay una aceleración bajo el agua. Si bien entendemos los factores y procesos de deterioro, al contrario, su dinámica nos plantea interrogantes.

El enfoque de la salud del coral, tomando en cuenta el contexto microbiano, es el enfoque correcto, es el carácter muy innovador de Tara Pacific. Pero estamos lejos de haber entendido todas las  sutilezas.
En Nueva Caledonia, hemos determinado listas de perdedores y ganadores en el futuro, las especies que pueden sobrevivir y las que podrían desaparecer. Pero la laguna de Nueva Caledonia es una entidad con características propias. Resulta imperativo realizar estudios a escala mundial.

Con Tara Pacific, estamos comenzando un estudio a una escala gigantesca. Este es un desafío enorme. Es el interés de estas grandes expediciones que nos permiten dar un salto considerable en el conocimiento”.

Entrevista realizada por Vincent Hilaire

14/10/2017

Poum


Al dejar la isla de Surprise, nos acompaña un viento sostenido sureste, de unos 20 nudos. Nuestra ruta de 140 millas hacia Poum nos da un ángulo favorable para izar las velas y apagar los motores. Marineros y científicos se afanan para establecer misana y yankee. Un esfuerzo mancomunado para gozar luego del sentimiento de libertad que uno vive al navegar un día entero con velas, aún a 8 nudos en un mar desordenado.    

Al alba, regresamos a la laguna por el paso de Estrées.  A la latitud de las islas Belep, entre el azul del agua, el rojo de la tierra y el verde de los pinos colonarios, Nueva Caledonia nos revela nuevos encantos. 

Poum, al norte de Grande Terre, es un pequeño pueblo de un centenar de habitantes asentados frente a la laguna. El conjunto de la comuna, de unos 1500 habitantes, es parte del área tradicional kanak de Hoot ma Waap. Una alcaldía, una escuela, un destacamento de gendarmería, una oficina de correos y una gasolinera. Unos niños jugando en la playa, una yola con dos mujeres pescando, un ambiente apacible y unos habitantes que nos saludan con una sonrisa.

Nuestra escala aquí es corta y marca el final de la misión en Nueva Caledonia, junto a los científicos del IRD y la UNC.  Mañana, zarpamos rumbo a las islas Salomón. 

Vincent Hilaire




13/10/2017

El ADN del Océano


El objetivo de Tara Pacific es audaz: estudiar de forma más exhaustiva posible todos los organismos microscópicos asociados al coral. Para auscultar  esta diversidad con la esperanza de desentrañar los misterios todavía no resueltos del funcionamiento del holobionte coralino, los científicos están utilizando una herramienta relativamente nueva y de rápido desarrollo: el estudio de los genes gracias a la secuenciación de alto flujo realizada por el Genoscope (CEA).

Bacterias, virus, micro algas, hongos...El coral no es un simple ensamblaje de pequeños pólipos en sus hermosos nichos calcáreos. Eso es solo lo que nuestro ojo puede ver. En realidad, está lleno de microorganismos, es una fábrica. Una fábrica que poco conocemos, mientras los arrecifes de coral están peligrosamente amenazados. El 20% ya ha sido destruido; Los científicos estiman que otros 40% podrían desaparecer en los próximos 40 años.

Hasta hace poco, los científicos no disponían de las herramientas adecuadas para estudiar y comprender los corales y demás sistemas biológicos complejos. El coral, el suelo, las comunidades de microbios, las aguas oceánicas, todos estos ambientes tienen algo en común: están poblados por miles de microorganismos diferentes en constante interacción. Una biodiversidad invisible y muy compleja, que permaneció mucho tiempo fuera del alcance de los microbiólogos.

Demasiados, muy diversos
Cuatro siglos atrás, el microscopio llega a las mesas de los laboratorios. De repente, los científicos se dan cuenta, y es irritante, de cuán limitada es nuestra visión de la biodiversidad. Contemplamos la naturaleza a nuestra escala, lo que nuestros ojos pueden ver, algo limitado. Pero la diversidad y la complejidad de los seres vivos es mucho mayor por el lente del microscópico.

Una vez vencido el obstáculo del tamaño, los científicos encuentran otra dificultad: los microorganismos son sumamente diversos. En promedio, un litro de agua de mar contiene millones de protistas y miles de millones de virus, o sea miles de especies diferentes. Las vidas de cientos de biólogos pegados a sus microscopios, no serían suficientes para dibujar un mapa aproximado de la diversidad y del funcionamiento de ecosistemas complejos como el coral, el plancton o la microbiota. La naturaleza todavía nos elude.

Uso de la genómica
Recientemente, los científicos usan una nueva herramienta, la metagenómica. Los avances en los métodos de secuenciación, el almacenamiento de datos y el análisis bioinformático, permiten interrogar directamente los genes de los organismos presentes en las muestras.  Ya no es necesario  domarlos, aislarlos, aprender a cultivarlos en los laboratorios. En un lapso de tiempo corto, los biólogos pueden tener una visión muy precisa de la diversidad y la abundancia de los microorganismos presentes en un puñado de tierra o en un litro de agua de mar.

Actualización de una diversidad invisible
El poder de estos análisis genómicos depende en parte de las propiedades de la molécula de ADN: universal, pero suficientemente discriminante. Cada tipo de organismo y cada especie poseen  características genéticas propias.  El análisis de su genoma permite distinguirlos, identificarlos y clasificarlos con precisión. Sabemos cuáles especies están presentes en el medio ambiente y en que proporción.

Descubrimiento de nuevas especies
Al analizar unas muestras, no es raro que los científicos se den cuenta de que están en presencia de una nueva especie o un nuevo gen. Para hacer esto, basta con cruzar sus resultados con las bases de datos públicas que concentran todo lo que ya ha sido referenciado. Si nada corresponde, saben que están en presencia de algo totalmente nuevo, algo que son los primeros en observar. El análisis de las muestras de la expedición de Tara Oceans ha ayudado a aumentar la diversidad taxonómica y genética del plancton oceánico de varios miles de especies y millones de genes. La metagenómica revela, por encima de todo y sin sorpresa, la amplitud de nuestra ignorancia del mundo microbiano.
Este inventario de diversidad es el primer paso necesario. Una vez que sabemos quién está en el ecosistema, podemos estudiar cómo esta diversidad de organismos interactúa, se organiza, evoluciona y se adapta. Nuevamente, los análisis genómicos demuestran ser valiosos.

Evolución y funcionamiento de los ecosistemas.
Más allá del aspecto de la diversidad, al comparar las muestras recogidas en un mismo lugar en diferentes momentos o en áreas distintas con condiciones ambientales diferentes, llegamos a definir la evolución espacial y temporal del ecosistema. In fine, el objetivo es de predecir su reacción a los cambios de temperatura, de concentración de oxígeno o de pH, por ejemplo. En el caso del coral, al comparar las muestras recogidas a lo largo de un gradiente de temperatura, podemos especular sobre la influencia de este parámetro en la diversidad y la funcionalidad de los arrecifes.
Desde un punto de vista evolutivo, al comparar los genomas secuenciados de diferentes organismos, se especifica el parentesco entre estos organismos y se refina nuestra comprensión del camino de la evolución, a veces alterada.

Más recientemente aun, los científicos han adaptado los métodos de análisis del ADN al ARN, es decir, a los genes que en realidad se expresan y, por lo tanto, son utilizados por los organismos. Un gen presente en una muestra puede no expresarse y, por lo tanto, no tener función en el ecosistema. No basta con identificar un gen, se debe estar seguro de que este último será explotado. El análisis del RNA permite comprender la variabilidad de la expresión de los genes y, por lo tanto, de las funciones que poseen los organismos. Esto arroja luz sobre la complejidad de las interacciones y la forma en que los organismos se adaptan a entornos que a veces son muy particulares y cambiantes.
En términos más generales, la explotación de estos datos genéticos y su puesta en relación con datos ambientales y morfológicos, brindan a los científicos una visión hipotética global del sistema natural que están estudiando. Más importante aún, eso abre vías de investigación totalmente nuevas.

Margaux Gaubert.
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* Holobionte: (del griego “holo”, todo, y “bios”, vida). El holobionte es el conjunto de comunidades microbianas internas o superficiales que están asociadas con los organismos. En nuestro caso, el coral. Forman comunidades de especies que serían la verdadera unidad de evolución del genoma en vínculo con su comunidad microbiana, el lugar probable de las adaptaciones biológicas.