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Brillare per non morire

Per far fronte alla perdita delle alghe causata dall’aumento della temperatura e sopravvivere, alcuni coralli producono pigmenti colorati. Ma senza riduzione dei gas serra, gran parte delle barriere coralline sparirà nel XXI secolo

Dal mensile di ottobre – Molti coralli che formano le spettacolari barriere coralline ospitano all’interno dei propri tessuti numerose colonie di alghe unicellulari con cui vivono in simbiosi. Questa relazione è vantaggiosa per entrambe le parti: le alghe guadagnano riparo, anidride carbonica e sostanze nutritive, mentre i polipi dei coralli ricevono prodotti fotosintetici per soddisfare il proprio fabbisogno energetico. La relazione simbiotica fra polpi e alghe è però messa a dura prova dall’innalzamento della temperatura degli oceani: se le temperature salgono di appena 1-2° C al di sopra del solito massimo estivo di una data area, l’intera struttura va sotto stress, le alghe non sono più in grado di produrre nutrimento a sufficienza e dopo pochi giorni i polipi tendono a espellere le alghe simbionti. Se la temperatura si normalizza dopo pochi giorni, il corallo ritorna rapidamente sano. Se invece le temperature dell’acqua restano alte per parecchi giorni, i coralli continuano a espellere le alghe. In assenza di alghe che supportano con la fotosintesi il fabbisogno energetico dei polipi, le colonie di coralli rischiano di morire di fame. La rottura della relazione simbiotica fra polipo e alghe si manifesta nel fenomeno dello sbiancamento del corallo: senza alghe, i tessuti animali dei polipi sono molto più trasparenti e diventa visibile il colore bianco dello scheletro calcareo dei coralli. Lo sbiancamento è un problema globale sempre più comune. Nel biennio 2015-2017 le barriere coralline di tutto il mondo hanno sperimentato gli eventi di sbiancamento di massa più diffusi e devastanti mai registrati. Una volta che il tessuto vivo dei polipi è morto, infatti, lo scheletro calcareo è esposto alle forze di erosione dell’ambiente e nel giro di pochi anni un’intera barriera corallina può rompersi e gran parte della biodiversità che dipende dalla sua complessa struttura andare perduta: uno scenario che attualmente minaccia il futuro delle barriere coralline in tutto il mondo e gli ecosistemi che dipendono da esse.

Fenomeno luminoso
Tuttavia alcuni coralli, subito dopo lo sbiancamento, assumono una colorazione brillante, emettendo una gamma di diversi colori luminosi che spaziano dal verde al rosso, dal rosa al viola. Questo fenomeno è stato osservato in natura per la prima volta nel 1990 al largo delle Isole della società della Polinesia francese, ma è rimasto senza una spiegazione scientifica per molto tempo. Questo finché un team di scienziati del Coral reef laboratory dell’Università di Southampton, in collaborazione con colleghi di altri centri di ricerca, non ha scoperto la soluzione del mistero. I ricercatori hanno capito che i colori brillanti, nella gamma dei neon che assumono i coralli a seguito dello sbiancamento, dipendono da alcuni pigmenti colorati fotoprotettivi. Questi sono prodotti dai polipi come ultima difesa contro lo stress luminoso e, al contempo, rappresentano un segnale di invito alle alghe simbionti per tornare a colonizzare i propri tessuti. Attraverso una serie di esperimenti in condizioni controllate in acquario, i ricercatori hanno ricostruito l’intero processo e i dettagli della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Current Biology. Il processo è controllato da un meccanismo di autoregolazione, un cosiddetto “ciclo di feedback ottico” che dipende dai livelli di luce all’interno del corallo e coinvolge entrambi i partner della simbiosi. Nei coralli sani, gran parte della luce solare è assorbita dai pigmenti fotosintetici dei simbionti algali. Quando i coralli perdono i loro simbionti, la luce in eccesso viaggia avanti e indietro all’interno del tessuto animale, riflesso dallo scheletro del corallo bianco. Questo aumento del livello di luce interna è molto stressante per i simbionti e può ritardare o addirittura impedire il loro ritorno dopo che le condizioni tornano alla normalità. Per un breve periodo dopo lo sbiancamento, se le cellule di corallo possono ancora svolgere almeno alcune delle loro normali funzioni, l’aumento dei livelli di luce interna stimolerà i polipi a produrre pigmenti fotoprotettivi colorati nella gamma dei neon che derivano da proteine fluorescenti. La formazione di questo strato di protezione solare promuove a sua volta il successivo ritorno dei simbionti.

Vita o morte
Man mano che la popolazione algale nei tessuti dei polipi aumenta, inizia a utilizzare la luce per la fotosintesi, così i livelli di luce all’interno del corallo si abbassano e i polipi riprendono a produrre i pigmenti fotoprotettivi al loro livello normale. I ricercatori ritengono che i coralli che subiscono questo processo abbiano probabilmente sperimentato episodi di riscaldamento lieve o breve, o disturbi nel loro ambiente nutritivo, piuttosto che eventi estremi. Alcuni dati suggeriscono che durante il recente sbiancamento di massa avvenuto nella Grande barriera corallina fra marzo e aprile di quest’anno, alcuni coralli abbiano mostrato questa colorazione al neon, sollevando la speranza che almeno alcune macchie del più grande sistema di barriera corallina del mondo possano avere prospettive di recupero migliori rispetto ad altre. Altrimenti, senza una riduzione dei gas serra e un miglioramento della qualità delle acque, le barriere coralline scompariranno entro il XXI secolo.

Per saperne di più: Bollati, Elena et al. Optical feedback loop involving dinoflagellate symbiont and scleractinian host drives colorful coral bleaching. Current Biology, Volume 30, Issue 13, 2433 – 2445.e3

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Emanuela Dattolo
Ecologa molecolare, ricercatrice alla Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli

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