Coral y zooxantelas: una simbiosis perfecta

Los arrecifes de coral son áreas relativamente pobres en nutrientes. El fosfato, nitrógeno, hierro y otros nutrientes esenciales son apenas detectables en el agua cristalina, la cual es asi esencialmente por los pocos organismos que se desarrollan en esta (Benson, 1984). Para compensar esta falta de nutrientes, muchos invertebrados han desarrollado una relación simbiótica con las algas que tienen en sus tejidos. Incluso las larvas de corales hermatípicos ya tienen estas zooxantelas heredadas de sus colonias madre (Verón, 1986). Las células de las algas producen la energía que es utilizada por el coral.

                                    

Así tambien el coral produce el amoníaco como un subproducto de su metabolismo y las algas lo utilizan como fuente de energía. Algunos animales de agua dulce como la Hidra, la Spongilla (esponja lacustre) y el Paramecium (protozoo), contienen un alga verde conocida como Zoocblorella, mientras que los organismos marinos contienen generalmente dinoflagelados de color cafe-dorado del género Symbiodinium, comunmente llamadas zooxantelas (del griego xanthos = color marrón amarillento) (Gordon, 1977). Por lo tanto, contrariamente a la creencia popular, las zooxantelas no son algas verdes, sino dinoflagelados de color dorado.

En algun momento se penso que sólo había una única especie de zooxantela, Symbiodinium microadriaticum, pero se ha demostrado que hay, de hecho, varias cepas de estas, algunas de crecimiento rápido y otras mas lento (Blank y Trench, 1985; Trench, 1979). Mediante la electroforesis en gel, Blank y Trench (1987) encontraron que de los cuatro organismos fotosintéticos estudiados, cada uno tenía su propia especie distintiva de Symbiodinium. La medusa de los manglares, Cassiopea, incorpora Symbiodinium microadriaticum en sus tejidos, la Montipora tiene S. kawagutii, la Symbiodinium goreauii fue encontrada en la anémona del Atlántico "Heteractis" lucida, y la Symbiodinium pilosum en un zoantido muy comun del Caribe, Zoanthus sociatus. Por lo tanto, lo mas apropiado seria decir que los invertebrados fotosintéticos contienen Symbiodinium spp. en lugar de decir que tienen S. microadriaticum.

Esquema que representa la simbiosis existente en un coral

Las Zooxantelas se encuentran en la mayoría de los corales duros que son constructores de arrecifes, pero tambien en muchos Octocorales (corales blandos), incluyendo algunas gorgonias, anémonas de mar, zoantidos, coralimorfos (corales hongo), y las almejas tridacnas. Las esponjas y algunos ascidias utilizan diferentes tipos de algas simbióticas, pero su función es esencialmente la misma que las zooxantelas (Gordon, 1977). Las Zooxantelas se encuentran en la segunda capa de células debajo de la capa externa del tejido del coral, la epidermis, en una proporcion de una celula de alga por cada célula animal. Son componentes importantes de los corales formadores de arrecifes, ya que les proporcionan nutrimentos, eliminan los desechos metabólicos, y contribuyen a la producción de los esqueletos de carbonato de calcio. Los Corales con zooxantelas crecen rápidamente, ya que pueden depositar carbonato de calcio 2 a 3 veces más rápido que aquellos que no tienen zooxantelas. Las zooxantelas de los corales son de color marrón, que es el mejor color para absorber la luz azul (Benson, 1984). Si alguna vez has buceado en un mar tropical, o visto fotos de estas áreas, puedes haber notado que el agua es muy azul. Esto se debe a la absorción de las longitudes de onda más largas de la luz (rojo y amarillo) en los primeros metros de agua. Por lo tanto, es la luz azul la que se extiende más lejos en el mar. Las Zooxantelas se han adaptado para aprovechar al máximo la luz azul. Algunos pigmentos aislados de las zooxantelas, como los carotenoides y xantofilas, todos exhiben una absorción máxima entre 408 y 475 nm, el extremo azul del espectro (Jeffrey y Haxo, 1968). Por otra parte, la clorofila c2 aislada de las zooxantelas de las almejas tridacnas, de igual manera exhibe su maxima absorción en el extremo azul del espectro (Jeffrey y Shibata, 1969). Al igual que en las plantas terrestres, las algas marinas se adaptan a los bajos niveles de luz (por ejemplo, los que se encuentran a mayor profundidad o bajo salientes) incrementando la cantidad de clorofila y pigmentos secundarios en sus cloroplastos, lo que mejora aún más su capacidad de utilizar la luz azul (Benson, 1984).

Las Zooxantelas usan la energía luminosa para fijar el bicarbonato, una forma de dióxido de carbono, en carbohidratos a través del proceso de la fotosíntesis. Los carbohidratos liberados por las zooxantelas se encuentran en forma de glicerol y glucosa, tambien se producen ácidos grasos y los aminoacidos como alanina y leucina. Este proceso requiere de ciertos nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo. Como fuente de nitrógeno, las zooxantelas utilizan el amoníaco producido por los corales (Barnes, 1974; Gordon, 1977). Se ha sugerido que el nitrógeno y el fósforo producido por el coral es el resultado del metabolismo de las pequeñas cantidades de zooplancton con que se alimentan los corales (Barnes, 1974; Johannes et al, 1970). Sin embargo, tanto el amonio, nitrato y fósforo son fácilmente absorbidos por los corales, y luego son utilizados por las zooxantelas (D'elia, 1977, Muscatine y D'Elia, 1978). El ciclo interno de fósforo y nitrógeno en una variedad de compuestos también se da entre las zooxantelas y los corales (Johannes et al, 1970;. Muscatine y Porter, 1977). El carbón utilizado por las zooxantelas proviene principalmente del dióxido de carbono liberado por el coral, no de fuentes externas. Finalmente, el coral también libera acetato a las zooxantelas, que lo utilizan para formar los ácidos grasos que sirven para estabilizar sus cloroplastos (Benson, 1984).

Las Zooxantelas pueden transferir hasta un 98% de sus productos de la fotosíntesis a los corales. Esto es facilitado por las enzimas digestivas producidas por los corales que actúan sobre las paredes celulares de las algas. Estas enzimas hacen que las paredes celulares de las zooxantelas "goteen" sus contenidos, lo que les permite pasar sus productos de la fotosíntesis al coral. Los Aminoácidos producido por las zooxantelas son utilizados por el coral para fabricar las proteínas, los ácidos grasos se utilizan para producir ceras y lípidos, mientras que los carbohidratos proporcionan energía para el trabajo y el crecimiento del tejido (Beason, 1984). 

Un fenómeno descrito recientemente acerca de la simbiosis coral / zooxantelas se produce en una especie de coral duro de aguas profundas del Mar Rojo, Leptoseris fragilis. Este coral contiene zooxantelas, pero es muy normal encontrarlo entre los 110 -120 m (365-400 pies), una profundidad nada comun para un coral fotosintético. A esta profundidad, la calidad y la intensidad de la luz no son adecuados para las zooxantelas. De acuerdo con Schlichter y Fricke (1986), L.fragilis contiene pigmentos que alteran la longitud de onda de la luz, y de esta manera ser puede ser aprovechada por las zooxantelas.

En resumen, usando la energía luminosa, las zooxantelas convierten el dióxido de carbono (del bicarbonato obtenido del agua de mar y el dióxido de carbono producido por la respiración celular de los tejidos del coral) en carbohidratos (glicerol y glucosa), lípidos y aminoácidos. Estos productos se transmiten al tejido del animal huésped, que posteriormente proporciona una fuente de nitrógeno (amoniaco principalmente) y fosfato a las algas.

Bibliografía: 

The Reef Aquarium Vol. 1 p. 47-50
"Relationship Between Corals and Zooxanthellae"
Charles Delbeek and Julian Sprung
Traducción: Jorge Reyes "Newbiereef"




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