A genética do coral pode salvar o Golfo do México - embora possa levar algumas centenas de anos.

O Golfo, limitado ao norte pelo Alabama, Flórida, Louisiana, Mississippi e Texas, foi gravemente danificado pelo acidente da Deepwater Horizon de 2010, que resultou na morte de 11 trabalhadores de plataformas de petróleo e no maior derramamento de óleo marinho da história.

O derramamento teve um impacto catastrófico na vasta área do Golfo, ecossistemas interconectados. Prejudicou recursos naturais tão diversos como peixes e crustáceos, habitats produtivos de pântanos, praias de areia, pássaros, ameaçadas de extinção e tartarugas marinhas, mamíferos marinhos protegidos - e comunidades de corais em águas profundas.

Corais de águas profundas - vivendo a mais de 150 pés - são invertebrados marinhos, um grupo de animais sem coluna vertebral. Suas estruturas semelhantes a ramos servem como base para muitos ecossistemas no Golfo, fornecendo habitats para diversas e abundantes comunidades de peixes prosperarem e se reproduzirem. Garantir a restauração e sustentabilidade dos corais de águas profundas do Golfo é a chave para garantir a restauração e sustentabilidade do Golfo.

Contudo, pouco se sabe sobre como o Golfo é espacialmente discreto, comunidades de corais semelhantes a ilhas estão conectadas umas às outras. Compreender a relação entre as comunidades é importante para determinar seus padrões reprodutivos e, em última análise, para alcançar sua regeneração completa.

É aí que entra a genética do coral, de acordo com Santiago Herrera, Professor Assistente Visitante do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade de Lehigh. Herrera é um oceanógrafo biológico com experiência em ecologia molecular, evolução e genômica de invertebrados, com foco em corais de águas profundas.

Ele e seus colegas receberam uma doação de US $ 1,3 milhão do Programa Científico da Lei RESTORE da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), uma agência federal com base científica, para abordar lacunas cruciais na compreensão dos processos que moldam os padrões de conectividade da população em corais de águas profundas formadores de habitat que vivem entre 150 e 7 anos, 150 metros de profundidade no Golfo do México, incluindo espécies diretamente impactadas pelo derramamento de óleo da Deepwater Horizon.

Além de Herrera - que atuará como líder - os investigadores principais são Andrea Quattrini, do Harvey Mudd College; Annalisa Bracco do Georgia Institute of Technology e Peter Etnoyer dos National Centers for Coastal Ocean Science, um grupo dentro da NOAA.

A equipe irá colaborar com Erik Cordes da Temple University, bem como gerentes do Santuário Marinho Nacional de Flower Garden Banks, uma área subaquática protegida e designada pelo governo federal - a única de seu tipo no Golfo. O santuário propôs uma expansão dos limites das áreas protegidas atuais para abranger locais adicionais de coral. O trabalho da equipe visa ajudar a orientar as decisões sobre quais locais são particularmente importantes para designar como Áreas Marinhas Protegidas e informar sua gestão.

A doação financiará três expedições ao Golfo para amostragem de campo e coleta de dados utilizando veículos operados remotamente. A primeira expedição começa na próxima semana na quarta-feira, 19 de julho. A equipe procurará determinar a diversidade e a estrutura genética das principais populações de corais. Eles também identificarão a direção e a taxa de troca genética entre as populações de corais para estabelecer quais são a fonte das larvas mais bem-sucedidas - as "sementes" do coral que eventualmente formam novas colônias.

Usando uma abordagem de análise genômica populacional de última geração chamada Sequenciamento de DNA Associado ao Local de Restrição (RADseq) - desenvolvida por Herrera para uso em corais - e modelos preditivos de dispersão larval, eles serão capazes de estimar a distância de famílias específicas de corais "espalhar e determinar os padrões de conectividade entre as populações de corais.

"Atualmente, temos uma compreensão insuficiente dos fatores que limitam a troca reprodutiva entre as populações de corais de águas profundas, pois nenhum estudo foi realizado para investigar os padrões de conectividade genética das comunidades de corais nessas profundidades entre 150 e 450 pés, e mais profundo do que 3, 000 pés, "diz Herrera." Obter uma compreensão holística das correntes de águas profundas e dos padrões de dispersão das larvas é fundamental para saber quais áreas são as mais importantes para proteger para restaurar o Golfo. "

Determinando a troca reprodutiva entre corais

Quando se trata de reprodução, os corais têm muito em comum com as árvores - ambos permanecem no mesmo lugar, contando com mecanismo externo para dispersar suas "sementes" para outros locais. As sementes das árvores são transportadas por animais ou pelo vento para locais na terra onde germinam e criam raízes. Corais de águas profundas dependem das correntes oceânicas para dispersar sua prole, na forma de larvas.

Uma das maneiras pelas quais Herrera e seus colegas determinarão como as populações de corais do Golfo estão conectadas é observando a interação de características específicas das espécies entre as comunidades de corais em diferentes locais.

Eles irão gerar dados genômicos populacionais usando RADseq, uma estratégia de sequenciamento genômico que pode pesquisar a diversidade genética contida em milhares de loci diferentes (a posição em um cromossomo), tornando-o ideal para inferir taxas de dispersão e direcionalidade do fluxo gênico em populações. O uso desse método - que Herrera já usou com sucesso para elucidar padrões de estrutura genética em corais - deve melhorar drasticamente a capacidade de detectar padrões ecológicos e evolutivos subjacentes em comparação com estudos anteriores.

"Quando combinamos informações sobre as correntes oceânicas com os dados genéticos, seremos capazes de inferir como as diferentes populações de corais no Golfo estão relacionadas, "diz Herrera." Esses dados nos darão uma janela de como os genes estão sendo compartilhados - se, por exemplo, uma determinada população de corais está se reproduzindo principalmente entre si ou com outras populações de corais. Saber disso pode revelar quais populações de corais são as fontes das larvas mais bem-sucedidas. "

Ele acrescenta:"Porque a regeneração provavelmente levará décadas ou, até, séculos, devido às taxas de crescimento lento dos corais, saber quais populações são a fonte da prole mais bem-sucedida é uma informação crucial. Esses dados podem informar as decisões sobre quais áreas são mais importantes para proteger para a regeneração de corais danificados e a restauração final do Golfo. "