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Coral Polyps and Their Symbionts

Los científicos han creado las primeras líneas de células de coral estables.

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Se cultivó una colonia de Acropora tenuis en un entorno marino natural y se transportó a un acuario para inducir el desove. Crédito: OIST

La capacidad de cultivar células de coral podría presagiar una nueva era en la investigación de la biología de los corales.

  • Los investigadores han cultivado con éxito células de coral Acropora tenuis en placas de Petri
  • Las líneas celulares se crearon separando las células de las larvas de coral, que luego evolucionaron en ocho tipos de células diferentes.
  • Siete de los ocho tipos de células eran estables y podían crecer indefinidamente, permaneciendo viables incluso después de la congelación.
  • Algunos tipos de células representan células endodérmicas y, por lo tanto, pueden iluminar cómo interactúan los corales con la fotosíntesis de algas y cómo se produce el blanqueamiento.
  • Las líneas celulares se pueden utilizar en una variedad de métodos de investigación de células de coral, incluido el desarrollo de corales, el cultivo de corales, el impacto del cambio climático y la contaminación.

Investigadores en Japón han creado líneas celulares sostenibles en corales, según un estudio publicado hoy (25 de abril de 2021) en Biotecnología marina.

Siete de los ocho cultivos celulares, extraídos de coral rocoso, Acropora finaHan estado reproduciéndose continuamente durante más de 10 meses, informan los científicos.

“Establecer líneas celulares estables para organismos marinos, especialmente corales, ha demostrado ser extremadamente difícil en el pasado”, dijo el profesor Sato, autor principal del estudio y jefe de la Unidad de Genómica Marina del Instituto de Graduados de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Okinawa ( OIST). . “Este éxito puede ser un momento crucial para obtener una comprensión más profunda de la biología de estos animales de vital importancia”.

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Acropora fina Pertenece a Acropureida Familia, el tipo de coral más común que se encuentra dentro de los arrecifes de coral tropicales y subtropicales. Estos corales pétreos están creciendo rápidamente y, por lo tanto, desempeñan un papel fundamental en la formación estructural de los arrecifes de coral.

Sin emabargo, Acropureida Los corales son particularmente vulnerables a los cambios en las condiciones del océano y, a menudo, experimentan eventos de blanqueamiento cuando aumentan las temperaturas o el pH del océano. El profesor Sato explicó que desarrollar conocimiento sobre la biología básica de estos corales a través de líneas celulares podría algún día ayudar a protegerlos del cambio climático.

Creando culturas

En el estudio, el profesor Satoh trabajó en estrecha colaboración con el profesor Kaz Kawamura de la Universidad de Kochi, un experto en el desarrollo y mantenimiento de cultivos celulares para organismos marinos.

Dado que los corales adultos albergan una variedad de organismos marinos microscópicos, el grupo decidió intentar crear líneas celulares a partir de larvas de coral para reducir las posibilidades de contaminación cruzada. Otro beneficio del uso de células larvarias es que se dividen más fácilmente que las células adultas, lo que facilita su implantación.

Los investigadores utilizaron muestras de coral en el laboratorio para aislar tanto los ovocitos como los espermatozoides y fertilizar los óvulos. Una vez que se desarrollaron las larvas de coral, las separaron en células individuales y las plantaron en placas de Petri.

Tres líneas de células de coral cultivadas.

La imagen del microscopio muestra tres de las líneas celulares identificadas en el estudio, que varían en color y forma. Crédito: OIST

Al principio, los intentos de cultura terminaron en fracaso. “Aparecieron pequeños cuerpos de burbujas y luego ocuparon la mayor parte de la placa de Petri”, dijo el profesor Kaz Kawamura. “Más tarde descubrimos que se trataba de fragmentos de coral de piedra moribundos”.

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En el segundo año, el grupo descubrió que al agregar una proteasa llamada plasmina al medio de cultivo celular, al comienzo del cultivo, podían detener la muerte de las células de coral pétreo y preservar su crecimiento.

Después de dos o tres semanas, las células larvarias se convirtieron en ocho tipos diferentes de células, que diferían en color, forma y actividad genética. Siete de los ocho continuaron dividiéndose indefinidamente para formar nuevas células de coral.

Explorar la simbiosis es fundamental para la supervivencia de los corales

Uno de los avances más interesantes de este estudio fue que algunas líneas celulares eran similares en forma y actividad genética a las células del endodermo. El endodermo es la capa interna de células que se formó aproximadamente un día después de la fertilización de los huevos de coral.

Lo más importante es que son las células del endodermo las que albergan las algas simbióticas, que realizan la fotosíntesis y proporcionan los nutrientes para mantener el arrecife de coral.

Los pólipos de coral y sus compañeros.

Los corales son uno de los animales más simples, con solo dos capas de células (llamadas capas germinales) que se forman al comienzo del desarrollo embrionario: una capa interna, el endodermo, y una capa externa, que es el ectodermo. Cada capa de células germinales eventualmente se convierte en diferentes tipos de células, incluidas células digestivas, células similares a músculos, células similares a nervios y células urticantes (células oftálmicas), pero la forma en que se forma cada tipo de célula durante el desarrollo aún requiere investigación. Crédito: OIST

“En este momento, la necesidad más urgente en la biología del coral es comprender la interacción entre el animal coralino y su coexistencia en la fotosíntesis a nivel celular, y cómo esta relación se rompe bajo estrés, lo que lleva al blanqueamiento y muerte del coral”, dijo el profesor. David Miller, un destacado biólogo coralino de la Universidad James Cook, Australia, que no participó en el estudio.

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“Sujeto a la confirmación de que estas células en cultivo representan el endodermo del coral, serían posibles análisis moleculares detallados de la interacción coral / fotosintética; con esto en mente, se puede esperar un progreso real en la comprensión y posiblemente en la prevención del blanqueamiento del coral”.

Para el profesor Sato, su atención se centra en cómo las células de algas fotorresistentes, aproximadamente del tamaño de las células larvarias, ingresan al arrecife.

“Las algas se incorporan a las células de coral aproximadamente una semana después del desarrollo de las larvas”, dijo el profesor Sato. “Pero nadie ha notado antes este evento simbiótico intrínseco a nivel de una sola célula”.

Una nueva era para la investigación de células de coral

Los científicos también encontraron que las líneas celulares de coral aún eran viables después de ser congeladas con nitrógeno líquido y luego descongeladas. “Esto es fundamental para poder suministrar con éxito líneas de células de coral a los laboratorios de investigación de todo el mundo”, dijo el profesor Satoh.

Las implicaciones para la investigación futura que utilice estas líneas celulares son de gran alcance, desde investigar cómo las células de coral individuales responden a la contaminación o las altas temperaturas, hasta estudiar cómo los corales producen el carbonato de calcio que construye su esqueleto.

La investigación también puede proporcionar información sobre cómo evolucionan los arrecifes de coral, lo que puede mejorar nuestra capacidad para cultivar corales.

En investigaciones futuras, el equipo espera generar líneas celulares clonales, lo que significa que cada célula del cultivo es genéticamente idéntica.

El profesor Satoh dijo: “Esto nos dará una idea mucho más clara de exactamente qué tipos de células de coral estamos cultivando, por ejemplo, células intestinales o nerviosas, al observar qué genes se activan y desactivan en las células”.

Referencia: 25 abr 2021, Biotecnología marina.
DOI: 10.1007 / s10126-021-10031-w