Misurare il battito cardiaco dei coralli subtropicali

Tutti sapranno che i coralli sono degli organismi particolari che popolano i reef tropicali, dal Mar Rosso a quelli più famosi dell’Indonesia equatoriale, fino ai Caraibi e all’Australia. Tuttavia, possiamo trovare coralli anche negli ambienti subtropicali o negli ambienti profondi, con una grande importanza in termini di biodiversità e servizi ecosistemici. Questi invertebrati riescono a vivere in ambienti “estremi” tramite degli adattamenti metabolici che hanno attuato nel corso del loro processo evolutivo.

Come altri organismi animali, i coralli acquisiscono l’energia metabolica tramite l’assunzione di micro- e macronutrienti. L’energia deriva però da due processi principali: la fotosintesi, tramite le zooxantelle (microalghe dinoflagellate), dove la luce viene utilizzata come fonte di energia per favorire l’assorbimento della CO₂ e il rilascio dell’ossigeno; e l’attività respiratoria, dove l’ossigeno viene utilizzato per il metabolismo cellulare per stimolare l’assorbimento dei sali carbonati e del carbonio inorganico disciolto in acqua, e quindi supportare la calcificazione e la crescita. Sebbene questi scambi gassosi garantiscano la maggior parte dell’uptake energetico in maniera autonoma, parte dell’energia arriva dalla cattura del cibo sospeso nell’acqua tramite i tentacoli, generalmente formato da micro-zooplancton, come piccoli crostacei, o anche piccole microalghe. Questa relazione è una simbiosi mutualistica dove entrambe le parti beneficiano di questo trasferimento di energia e si supportano a vicenda.

Tuttavia, i coralli sono degli organismi invertebrati sessili e, in quanto tali, devono adattarsi all’ambiente in cui vivono. Se consideriamo che in genere i reef tropicali sono caratterizzati da mari profondi, con forti correnti, e da temperature relativamente stabili, negli ambienti subtropicali, invece, gli organismi marini sono soggetti a elevate fluttuazioni delle condizioni ambientali quali temperatura, salinità e pH. Questo perché meteorologicamente c’è una chiara distinzione tra la stagione secca, l’inverno, e la stagione delle piogge, ovvero l’estate. Considerando anche il periodo di transizione tra queste due stagioni, quindi, dobbiamo tener conto anche dei cambiamenti che avvengono durante la primavera e l’autunno. Questo è molto simile in realtà a ciò che avviene sulla terra, dove sia gli organismi animali che vegetali subiscono i cambiamenti ambientali stagionali e la natura si è evoluta per vivere in queste condizioni.

Di particolare interesse è la situazione degli ambienti coralligeni subtropicali costretti a vivere in condizioni ambientali “estreme”. Soprattutto si considerano gli effetti dei cambiamenti climatici globali su questi organismi. Attualmente stiamo osservando un continuo aumento delle temperature a causa del riscaldamento globale, un abbassamento del pH e acidificazione degli oceani, derivante dalle attività umane. È estremamente importante quindi studiare i coralli che vivono in questi ambienti marginali, un laboratorio naturale per comprendere meglio come questi organismi si sono adattati, e come attuano gli adattamenti metabolici regolando l’energia metabolica a seconda delle condizioni in cui essi vivono.

Riguardo queste tematiche si sono focalizzati gli studi degli scienziati della City University di Hong Kong. In particolare i ricercatori hanno studiato il metabolismo del corallo della madrepora cervello Platygyra carnosa in condizioni in situ e in laboratorio, tramite l’uso di un respirometro subacqueo. In particolare, uno strumento innovativo chiamato CISME (Community In Situ Metabolism), è stato sviluppato dai ricercatori della University of North Carolina (USA) e i protocolli sono stati stabiliti dai ricercatori di Hong Kong. Grazie a questo strumento, ora è possibile misurare le variazioni di ossigeno e pH direttamente dalla superficie dei coralli senza la necessità di dover raccogliere o frammentare la colonia di coralli. Un po’ come misurare il nostro battito cardiaco in maniera non invasiva. Questo è molto importante in chiave di conservazione, perché adesso siamo in grado di effettuare delle misure di monitoraggio diretto sia ambientale che biologico. L’innovativa tecnica, che è stata pubblicata recentemente in un giornale scientifico, ha l’obiettivo di misurare i tassi metabolici dei coralli e di individuare i limiti fisiologici oltre i quali essi vanno in deficit energetico. In questo modo possiamo anche identificare i fattori di stress che essi incontrano, in modo da fare un confronto con i coralli che vivono nelle aree tropicali nonché stimare le loro condizioni nei prossimi anni o nel prossimo secolo in base alle previsioni dei cambiamenti climatici. Il fine ultimo è quello di comprendere se i coralli sopravvivranno alle prossime sfide climatiche e quale specie sarà capace di crescere e riprodursi in condizioni estreme.

Autore: Walter Dellisanti, Dottorato in Scienze Biomediche presso la City University of Hong Kong, attualmente ricercatore Postdoc presso la Hong Kong Polytechnic University.