Los científicos criopreservan y reviven fragmentos de coral en una primicia mundial para la conservación

Margarita Osborne

Corresponsal diario

Por primera vez, los investigadores han logrado criopreservar y revivir trozos de coral adulto, un avance que eventualmente podría ayudar a salvar los arrecifes que luchan contra los efectos del cambio climático.

Utilizando anticongelante y nitrógeno líquido, los científicos congelaron fragmentos de coral en un estado similar al vidrio, luego los descongelaron y los devolvieron al agua de mar. Durante las 24 horas posteriores a la reactivación, los corales consumieron oxígeno a un ritmo comparable al de los corales que nunca habían sido criopreservados, informa el equipo en un nuevo estudio publicado la semana pasada en Nature Communications.

Este nuevo método podría algún día preservar otros organismos, incluso órganos humanos, durante décadas, dice la bióloga marina Mary Hagedorn, científica investigadora del Instituto Nacional de Biología de la Conservación y Zoológico del Smithsonian y coautora del estudio. El avance se produce en un momento crítico para los arrecifes de coral, que enfrentan mayores amenazas por el calentamiento de los océanos.

"Los arrecifes de coral son esenciales para la salud básica de nuestros océanos, y la crioconservación de especies de coral en peligro de extinción puede ayudar a garantizar que estos organismos maravillosos e invaluables no se extingan", dijo Matthew Powell-Palm, ingeniero mecánico de la Universidad Texas A&M y dice el autor principal del artículo en un comunicado.

El nuevo proceso de criopreservación lleva años desarrollándose. Hagedorn y sus colaboradores fueron pioneros en la criopreservación de esperma de coral, con técnicas similares a las utilizadas en los bancos de esperma humanos.

Pero si bien los espermatozoides, que son unicelulares, son generalmente más fáciles de congelar que un coral adulto más complejo, pueden ser increíblemente difíciles de recolectar. Los corales suelen habitar en zonas remotas y de difícil acceso del fondo marino y, por lo general, liberan su esperma sólo unos pocos días al año, lo que deja un estrecho margen para que los investigadores actúen.

"Puede ser muy, muy difícil llegar allí en el momento adecuado", dice Hagedorn. "Un año, nos perdimos por un mes entero, porque desovaron temprano porque el agua estaba caliente". Otro año, el equipo fue azotado por un huracán y tuvieron que abandonar su trabajo.

Los corales son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura. Si hace demasiado calor, expulsarán las algas que viven en sus tejidos y se volverán completamente blancas. Este proceso, conocido como blanqueamiento de corales, estresa a los organismos y los hace más susceptibles a la muerte y las enfermedades.

El cambio climático, la sobrepesca y la contaminación ya han contribuido a la desaparición de la mitad de los arrecifes de coral del planeta desde 1950. La Tierra perdió el 14 por ciento de sus arrecifes (un área más grande que todos los corales que viven actualmente en Australia) en sólo una década, entre 2009 y 2018. Y los investigadores han predicho que la crisis solo empeorará.

Un informe de 2018 del Panel Internacional sobre el Cambio Climático estimó con gran confianza que los arrecifes de coral del mundo disminuirían entre un 70 y un 90 por ciento con un calentamiento de 1,5 grados Celsius con respecto a los niveles preindustriales. Actualmente, se prevé que el planeta alcance ese umbral entre 2030 y 2052, si las temperaturas continúan aumentando al ritmo actual. Y si la temperatura del aire aumenta 2 grados centígrados, los arrecifes disminuirán en un 99 por ciento.

"Los arrecifes de coral son simplemente demasiado valiosos para perderlos", dice en un correo electrónico Joe Pollock, científico senior de resiliencia de los arrecifes de coral de los programas Hawaii y Palmyra de Nature Conservancy que no participó en la investigación. "Apoyan a más de una cuarta parte de la vida marina, protegen nuestras costas durante las tormentas y contribuyen con aproximadamente 375 mil millones de dólares a la economía mundial anualmente".

Este año, las temperaturas están alcanzando máximos históricos. Julio de 2023 fue el más caluroso jamás registrado, y las temperaturas del agua de mar superiores a los 100 grados Fahrenheit en Florida provocaron la muerte masiva y el blanqueamiento de los corales. A medida que el océano siga calentándose, el blanqueamiento será más constante, dice Hagedorn.

Con el aumento de la presión ambiental sobre los arrecifes, los investigadores necesitaban una estrategia de criopreservación que fuera más efectiva que centrarse en el esperma.

"Sentimos que necesitábamos ir más rápido", dice Hagedorn. "Vamos demasiado lento... es importante que consigamos la diversidad genética y la biodiversidad mientras aún existan".

Entonces, en 2019, Hagedorn y sus colegas, incluidos investigadores de la Universidad de California, Berkeley y la Universidad Texas A&M, comenzaron su trabajo para criopreservar y revivir piezas enteras de coral dedo (Porites compressa) de Hawái. Utilizando su nuevo proceso, llamado vitrificación isocórica, preservaron fragmentos de coral, cada uno de los cuales constaba de unos 20 pólipos individuales dentro de un esqueleto de carbonato de calcio. Estos se encuentran entre los organismos más complejos que pueden criopreservarse y descongelarse con éxito.

"Este trabajo avanza en el campo al expandir la criopreservación de corales más allá de los espermatozoides y los simbiontes para incluir fragmentos enteros de coral", dice Pollock. "Todavía existen barreras para criar estos fragmentos más allá de uno o dos días después del deshielo, pero este es sin duda un avance notable".

El proceso es relativamente sencillo, afirma Hagedorn. Primero, los investigadores encuentran un coral adulto sano y lo cosechan en un trozo finamente cortado del tamaño de la uña de un pulgar humano. Blanquean el coral y colocan el fragmento en un pequeño cilindro de aluminio lleno de una solución anticongelante. Si bien el objetivo es congelar el trozo de coral, el equipo debe evitar la formación de hielo, que dañaría el tejido del animal. Finalmente, el cilindro se sumerge en nitrógeno líquido y se enfría a casi -321 grados Fahrenheit, lo que hace que el coral se congele rápidamente.

Para revivir el coral, los científicos colocan el cilindro en un baño de agua tibia durante dos minutos, luego retiran el fragmento de coral y lo devuelven al agua de mar.

"Es conceptualmente complicado debido a la termodinámica", dice Hagedorn. "Pero el proceso en sí es realmente muy sencillo".

La simplicidad era parte del objetivo del equipo; querían un proceso que pudiera ser rápido y económico para que los administradores de arrecifes de coral lo utilizaran en el campo en todo el mundo. El Instituto Nacional de Zoológico y Biología de la Conservación del Smithsonian participa en la Coral Biobank Alliance, una red de profesionales que trabajan para preservar la biodiversidad de los corales. Hasta ahora, el equipo global ha almacenado espermatozoides de 50 especies de coral y especímenes vivos de 200 especies. Con el tiempo, Hagedorn espera tener un “ejército de personas” capacitadas para recolectar y preservar corales, y la alianza de biobancos quiere almacenar material genético de todas las especies de coral conocidas para fines de la década.

"Este estudio representa un avance muy interesante para nuestra capacidad como científicos y administradores de arrecifes de coral para salvaguardar la diversidad genética de los corales", dice en un correo electrónico Olivia Williamson, investigadora de corales de la Universidad de Miami. Ella no participó en el nuevo artículo, pero anteriormente colaboró ​​con Hagedorn y el coautor Jonathan Daly de la Taronga Conservation Society Australia en la criopreservación de esperma de coral.

Williamson dice que la nueva tecnología debe probarse en más especies, pero es optimista de que eventualmente permitirá una "ampliación espectacular de los bancos genéticos de coral".

En el nuevo estudio, el equipo sólo probó la supervivencia del coral durante 24 horas después de su reactivación, pero Hagedorn dice que ahora están trabajando para refinar algunos de sus procesos para permitir una supervivencia de hasta tres semanas. En el futuro, predice que la técnica podría adaptarse para preservar órganos humanos, como ovarios, testículos y riñones y corazones embrionarios.

"Creo que va a tener una trayectoria sorprendente en términos de hacer... más piezas enteras de organismos", dice. "Es una tecnología muy, muy interesante y es la ola del futuro".

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Margarita Osborne | | LEER MÁS

Margaret Osborne es una periodista independiente que vive en el suroeste de EE. UU. Su trabajo apareció en el Sag Harbor Express y se transmitió por la radio pública WSHU.