¿Por qué palpitan los corales?

¿Por qué palpitan los corales? 21/01/2014 Científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalem y del Technión descubrieron por qué palpitan los corales. ¿Por qué palpitan los corales? Científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalem y del Technión descubrieron por qué palpitan los corales. Uno de los espectáculos más fascinantes en el arrecife de coral de Eilat es el movimiento de los tentáculos de un tipo de coral llamado heteroxenia (Heteroxenia fuscescens). La heteroxenia es un coral blando de la familia Xeniidae que se parece a un pequeño manto de flores y que habita en los muros del arrecife y en áreas rocosas al fondo de él. Cada "flor" es un pólipo viviente, la unidad básica que comprende una colonia de coral. En apariencia el movimiento de esos pólipos, parecido al de unas flores que, con elegancia, abren y cierran sus pétalos, es único en el reino animal. A excepción del movimiento ya conocido con el que nadan las medusas, ningún otro animal pegado al fondo marino puede realizarlos. Su palpitar tiene un costo energético y, por tanto, debe existir un beneficio razonable como para justificar este movimiento. En el caso de las medusas, el movimiento permanente les sirve para nadar, cazar y alimentarse. La explicación natural sería que los movimientos espectaculares de la heteroxenia son usados para cazar y alimentarse, sin embargo, muchos estudios indican que esos corales no son depredadores de ningún animal. Si el despojo no es la razón para esos latidos, tiene que haber otra explicación para justificar el gasto energético sustantivo hecho por la heteroxenia. Maya Kremien encontró las respuestas mientras trabajaba en la investigación de su máster en el Instituto Interuniversitario de Ciencias Marinas en Eilat bajo la supervisión del profesor Amatzia Genin de la Universidad Hebrea de Jerusalem y el profesor Uri Shavit del Technión, en una investigación conjunta financiada por la Fundación Nacional para la Ciencia. Luego de pasar horas observando varias colonias de corales con una cámara submarina sensible a las luces infrarrojas, los investigadores encontraron su primer y sorprendente descubrimiento: la heteroxenia deja de palpitar y se tomo un "descanso" de 30 minutos cada día en las horas de la tarde. Hasta el momento, esas "siestas" vespertinas no tienen explicación. Los laboratorios del profesor Genin y el profesor Shavit realizan trabajos sobre de la interacción entre los procesos biológicos de criaturas acuáticas y los movimientos del agua que las rodean. En apariencia, los animales acuáticos afectan el flujo y son dependientes de él. Para resolver el misterio del coral heteroxenia, los investigadores desarrollaron un instrumento de medición submarino llamado PIV (Velocímetro por imagen de partículas), que permite la medición de las corrientes contiguas a los corales, de forma muy precisa. El sistema consiste de dos poderosos láseres, un sistema de captura de imágenes y maestría computacional. Un set especial de lentes lanza un haz de luz en pulsos poderosos y breves, para que el sistema de imágenes pueda capturar pares de fotografías de partículas naturales que se mueven con la corriente. Después, el sistema computacional desarrolla un análisis matemático de los pares de fotos, produciendo una gran base de datos de mapas del campo de corriente, desde los cuales la velocidad del flujo, las características del transporte de solutos y la intensidad en la mezcla del flujo turbulento son calculadas. Las medidas fueron desarrolladas durante la noche con el apoyo de nadadores que se ofrecieron, voluntarios, para ayudar al equipo investigador. Se descubrió que si un nadador tocaba, con suavidad, el coral, los pólipos "se cerraban" y se mantenían inmóviles por unos minutos, luego de los cuales el coral volvía a su actividad pulsativa normal. Se utilizó ese comportamiento para medir, una y otra vez, el campo de corriente alrededor de la heteroxenia durante la palpitación y el descanso. Estas medidas llevaron al siguiente descubrimiento. Un análisis de la dirección del flujo del agua indicó que el movimiento de los pólipos arrastra el agua hacia arriba y fuera de los tejidos de coral en el agua ambiental. Los corales necesitan dióxido de carbono durante el día y oxígeno por la noche, además de nutrientes (como fosfato y nitrógeno) durante día y noche. Uno de los desafíos es volver a su entorno abundante de aquellas comodidades esenciales para ellos, mezclando de manera eficiente el agua a su alrededor. Utilizando este sofisticado sistema de medición, se calculó la intensidad de mezcla del agua como resultado de las palpitaciones del coral. Se comprobó que aunque los movimientos de los pólipos no tienen coordinación (por ejemplo, cada pólipo comienza su período de movimiento a un tiempo diferente), el efecto acumulado de su actividad resulta en un mejoramiento de la corriente alrededor de la colonia, en dirección hacia arriba, la cual barre el agua fuera del coral y reduce la probabilidad de re-filtración de la misma agua. Esos hallazgos no responden a la pregunta de por qué un coral invertiría tanta energía para mover sus tentáculos. Luego de recibir un permiso de la Autoridad Israelí de Parques y de Naturaleza, el equipo recolectó unas pocas colonias de heteroxenia del mar para realizar una serie de experimentos en el laboratorio. Todos los corales fueron devueltos a su lugar original luego de que el experimento concluyó. La hipótesis era que los movimientos de palpitación mejoran el índice de fotosíntesis del coral. En un estudio anterior se descubrió que el movimiento del agua alrededor de los corales es esencial para mejorar el flujo de oxígeno de sus tejidos. Sin movimiento de agua, la concentración de oxígeno en los tejidos de coral se elevaría y el nivel de fotosíntesis decaería. La respuesta a la pregunta ¿ por qué la heteroxenia tiene pulsaciones? fue revelada a través de los experimentos de laboratorio. Primero, el nivel de fotosíntesis de una heteroxenia palpitando fue medido y se descubrió que se encontraba en un orden de magnitud mucho mayor que la de una colonia que no pulsaba. Luego, para probar que el mecanismo de pulsación tiene la intensión de barrer el oxígeno, aumentaron de manera artificial la concentración de oxígeno en el cuarto de mediciones de forma que incluso cuando el coral se las arreglaba para mezclar el agua mediante pulsaciones, fuese reemplazándose el agua rica en oxígeno con el agua nueva que también era rica en oxígeno. Y de hecho se descubrió que el nivel de fotosíntesis fue bajo y que, incluso, cuando el coral estuvo palpitando, la concentración de oxígeno se mantuvo alta y la fotosíntesis permaneció baja, tal como si el coral estuviese descansando (es decir, sin palpitar). El elegante movimiento de la heteroxenia fascinó a la comunidad científica y capturó la atención de investigadores por cerca de 100 años (Jean Beaptiste Lamark, 1744-1829) y no pudo ser explicada. Ahora en el estudio de Kremien, Genin y Shavit, encontraron que los movimientos de pulsación provocan un aumento y mejoría significativas en la unión del dióxido de carbono con la encima RuBisCo, que conlleva a una disminución en la foto-respiración. Esta explicación justifica el gasto de energía en las pulsaciones: el beneficio supera al costo. De hecho, gracias a la palpitación, el radio entre la fotosíntesis y la respiración en la heteroxenia es el mayor alguna vez medido en corales blandos del tipo rocoso y del tipo no-palpitante. Los hallazgos indican que los movimientos de pulsión son un medio eficiente para barrer el agua del cuerpo pulsante, y para una mezcla en aumento de materia disuelta entre el cuerpo y el medio que le rodea. Estos dos procesos (expulsión del medio y mezcla de solutos) pueden llevar a futuras aplicaciones en la medicina e ingeniería. Fuente: CIDIPAL 09-01-2014.