Científicos secuencian el ADN de una estrella de mar depredadora de los arrecifes de coral

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Okinawa (OIST, por sus siglas en inglés) de la 'Graduate University', en Japón, y de Australia han secuenciado y decodificado por primera vez el genoma de la estrella de mar de Corona de Espinas, allanando el camino para el biocontrol de este depredador invasor responsable de la destrucción de los arrecifes de coral a través de los océanos. La estrella de mar de la Corona de Espinas (COTS, por sus siglas en inglés) es familiar para los buceadores de aguas tropicales: la estrella de mar, semejante a la bíblica que le dio su nombre, inunda los arrecifes de coral en todo el mundo en enormes eventos desovadores y destructivos.

En la era moderna, se informó por primera vez sobre COTS en 1957 desde las mismas orillas frente a OIST, en la aldea de Onna-son, Okinawa, donde se conoce localmente como "onihitode", es decir, "estrella de mar demoniaca". Posteriormente, se observaron de forma más dramática en la Gran Barrera de Coral, en Australia, donde comenzaron a agruparse en colonias de hasta varios millones de individuos, devorando completamente los arrecifes y convirtiéndose en una importante preocupación ecológica.

Una nueva investigación, publicada en 'Nature', aporta información nueva que puede servir para controlar las especies invasoras. Una colaboración de OIST y científicos australianos secuenció todo el genoma de las COTS, revelando que las estrellas de mar de la Gran Barrera de Coral y Okinawa comparten material genético idéntico. "Aunque las muestras fueron tomadas de individuos hallados a 5000 kilómetros de distancia, en diferentes lados del ecuador, confirmamos que pertenecen a la misma especie", comenta el autor del estudio Nori Satoh, de la Unidad de Genómica Marina en OIST. En segundo lugar, identificaron moléculas transmitidas por el agua que las COTS usan para comunicarse, como un sentido del olfato submarino, para reagruparse en grandes poblaciones destructivas.

Mientras que los proyectos típicos del genoma se centran en el ADN de un solo individuo, lo relevante de este estudio es que traza un modelo muy robusto del plan genético de las COTS gracias a la colación del material genético de dos individuos decodificados independientemente. Los investigadores recogieron un espécimen en la Gran Barrera de Coral y el otro de un arrecife en Motobu, en la costa occidental de Okinawa.

Ambos genomas fueron secuenciados por la 'DNA Sequencing Facility' en OIST; y, entonces, el estudiante graduado de OIST Kenneth Baughman y sus colegas en la Unidad de Genómica Marina, dirigida por el profesor Satoh, ensamblaron las secuencias en genomas y las analizaron. En el otro lado del ecuador, los investigadores australianos de la Universidad de Queensland analizaron bioinformáticamente los genomas de las COTS.

HALLAN GENES IMPLICADOS EN SU COMUNICACION EN EL AGUA

Sin embargo, un genoma por sí mismo es como un 'kit' para un mueble sin el manual de instrucciones: tienes todas las piezas, simplemente no sabes qué hacen individualmente, cómo encajan entre sí y en qué orden hay que montarlas. Los científicos tendrían dificultades para resolver el papel de cada gen sin pistas, en particular las específicas de las COTS. Por lo tanto, recurrieron a una estrategia diferente para identificar los genes que podrían ser utilizados para el biocontrol de las COTS.

Sobre la base de la observación del comportamiento de las COTS durante los eventos de desove, los investigadores esperaban identificar las señales químicas que las COTS suelen liberar en el agua para comunicarse con otras COTS cercanas. Para ello, investigadores de la Universidad de la Costa del Sol, en Australia, y el Instituto Australiano de Ciencias Marinas construyeron un laberinto acuático en forma de Y, con una estrella de mar comenzando al final de la rama más larga.

En un experimento, rellenaron uno de los brazos más cortos con agua recogida de un grupo de COTS. Como la estrella de mar se movió hacia esta rama del laberinto en comparación con las muestras de agua de control, concluyeron que esas muestras de agua debían contener moléculas que indujeron a la estrella de mar a reunirse con otros miembros de su especie.

A continuación, se analizaron bioquímicamente las mismas muestras de agua para identificar estas moléculas, que se correlacionaron entonces con los datos genómicos de las COTS. Como los investigadores tienen ahora el genoma completo, podrían confirmar que estas moléculas se originaron de las COTS. Los investigadores descubrieron 26 genes específicos de COTS que podrían estar involucrados en la secreción de 107 señales de comunicación transmitidas por el agua.

Además, el genoma incluye 750 genes que codifican proteínas similares a la versión de receptores del olfato de las estrellas, lo que podría poner de manifiesto cómo COTS percibe y analiza estas señales en el agua circundante. Este podría ser el primer paso para entender cómo interrumpir la comunicación a gran escala y evitar el daño de los arrecifes mediante la desactivación de eventos de desove en masa.

Ken Baughman, estudiante de posgrado de OIST y autor del estudio, subraya: "Por un lado, este informe nos proporciona objetivos de biocontrol que podemos comenzar a probar en las COTS hoy en día y, por otro, los datos genómicos de alta calidad continúan aportando ideas fundamentales para la biología evolutiva. Esperemos que este informe atraerá la atención hacia ambas áreas de investigación".