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I ritmi circadiani nei coralli e come influiscono sulla calcificazione


I ritmi circadiani sui coralli - uno studio su Acropora eurystoma

Acropora eurystoma (FONTE: doi:10.1038/srep20191)

Uno studio uscito su Scientific Reports, cerca di far chiarezza sui cicli circadiani dei coralli in rapporto al tasso di calcificazione.

Iquitos - mangimi tropicali - Colombo

Un Team di ricercatori guidati da Eldad Gutner-Hoch dell’università Ramat-Gan, Israele, ha voluto studiare come e se i ritmi circadiani dei coralli influiscono sul tasso di bio-mineralizzazione.

L’ordine Scleractinia annovera coralli ermatipici, che sono tra i più efficienti organismi capaci di bio-mineralizzazione in natura.

Il tasso di calcificazione dei coralli, oscilla in base ad un schema ciclico giornaliero giorno/notte, ma la questione fondamentale che si sono posti i ricercatori, è se questo schema ciclico sia controllato da segnali esogeni o da un meccanismo endogeno ‘orologio-biologico‘, o da entrambi.

In ambiente marino, la periodicità è determinata essenzialmente dal ciclo giorno notte e dai cambiamenti di marea, che sincronizzano una moltitudine di processi biologici negli organismi acquatici.

Organismi metazoi basali, come coralli Scleractinia, offrono approfondimenti sulle origini dei cicli circadiani, che regolano i modelli temporali in tutto il regno animale.

Anche se ci sono forti indicazioni sul comportamento ritmico dei coralli , molto poco si sa sui meccanismi dell’orologio circadiano che controlla la biologia di questi organismi simbiotici. Recentemente, studi molecolari e fisiologici hanno dimostrato che i meccanismi circadiani sono coinvolti nel controllo del metabolismo e nella fotosintesi del simbionte.

Polipi di Acropora sp.

Polipi di Acropora sp.

OROLOGIO CIRCADIANO

L’orologio circadiano è un cronometro endogeno trovato nella maggior parte degli eucarioti e nei batteri fotosintetici. L’orologio detta i ritmi che regolano la fisiologia, biochimica e metabolica dell’organismo, ed è in comunicazione con l’ambiente tramite segnali di sincronizzazione, quali cicli di luce e temperatura. Questi cicli ambientali consentono agli organismi di mantenere i ritmi con una periodicità di 24 ore su una vasta gamma di processi biologici.

I ritmi circadiani mantengono una periodicità di ≈24 ore per qualche tempo, anche in assenza di segnali esterni; per esempio con luce costante, buio costante o temperatura costante.

Polipo di Pocillopora damicornis

Polipo di Pocillopora damicornis

TEST

Per capire se il processo di calcificazione dei coralli sia controllato da un pacemaker endogeno, sincronizzato principalmente con l’intensità luminosa, i ricercatori hanno effettuato una serie di esperimenti della durata di 48 h, su delle Acropora eurystom.

Gli esperimenti si diversificavano in quattro regimi di luce:

  1. luce costante (LL), 24 ore di luce continua;
  2. il ciclo naturale ambiente;
  3. 10 ore di buio / 14 ore di luce /(LD);
  4. buio costante (DD).

Durante questi diversi trattamenti di luce sono stati misurati i tassi di calcificazione dei coralli, usufruendo di analisi come marcatura isotopica, combinata con NanoSIMS, microsonda ionica e di immagini al microscopio elettronico a scansione.

I risultati mostrano che il processo di calcificazione persiste con il suo andamento ciclico in condizioni di luce costante mentre la dissoluzione del CaCO3 avviene entro un giorno di buio costante.

Durante il trattamento DD la bio-mineralizzazione, persisteva solo per le prime 12 ore di buio, suggerendo che la calcificazione persiste fino a quando ci siano riserve di energia che provengono da traslocazione fotosintetica dei dinoflagellati.

Durante il trattamento LL, la massima calcificazione durante le prime 24 ore si è verificata alle 12:00 (mezzogiorno), mentre il giorno successivo, è stata osservata la massima calcificazione dalle 12:00 alle 20:00, mostrando una velocissima risposta al cambiamento e un adattamento repentino nello sfruttare questo aumento di fotoperiodo.

CONCLUSIONI

Questo studio dimostra che la ritmicità nella calcificazione del corallo è coerente con un modello ciclico indipendente. Modello controllato da segnali esogeni, cioè non in base ad un prestabilito meccanismo biologico intrinseco ‘orologio-biologico’. Il modello ciclico della calcificazione dei coralli durante i diversi trattamenti indica molto probabilmente la presenza di un pacemaker indipendente (corallo, zooxantelle o anche una sinergia da entrambi gli animali) che controlla il processo di calcificazione dei coralli.


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