Projetos de docentes ou pesquisadores - CEBIMar

Parecer da Comissão Científica

Projeto do CEBIMar

Dados do solicitante

Samuel Coelho de Faria

Natureza do projeto

Projeto de docente ou pesquisador
Projeto autônomo

Pesquisadores ou docentes associados

Marcelo Visentini Kitahara
Ronaldo Bastos Francini Filho
Carla Zilberberg
Adalto Bianchini

Recursos

Sem financiamento

Descrição do projeto

Uma fisiologia comparativa às causas da conservação de recifes de coral
05-01-2021
31-08-2022
Em muitas espécies de corais de águas rasas, a biologia manifesta-se por meio de um compromisso funcional estabelecido pela relação simbiótica entre cnidários e microalgas fotossintetizantes. Cooperação e conflito são decorrências naturais dessa simbiose, sendo a comunicação de funções fisiológicas e o compartilhamento de nichos ecológicos e evolutivos axiomas dessa relação. Em corais de águas oligotróficas, a fotossíntese provê até 98% da demanda energética do hospedeiro. Contudo, em águas com maiores níveis de sedimentação e nutrientes devido ao escoamento superficial do continente, tal contribuição cai para 40%. Desse modo, o compromisso entre auto- e heterotrofia oferece ao coral uma plasticidade energética em ambientes com flutuação na abundância planctônica, ou com variação na luminosidade, profundidade ou turbidez. Se a abordagem espécie-específica em sistemas controlados demonstra que corais branqueados ou em processo de branqueamento manifestam aumentos na condição heterotrófica e uma redução nos níveis antioxidantes, então a plasticidade trófica e fisiológica mostra-se, experimentalmente, associada às condições ambientais. Em um escrutínio comparativo de corais saudáveis in situ, três hipóteses serão aqui avaliadas: a natureza físico-química do ambiente recifal dirigiu a evolução do compromisso fotossíntese/heterotrofia; a capacidade antioxidante associa-se ao nível de dependência da heterotrofia; e o compromisso fotossíntese/heterotrofia e capacidade antioxidante evoluíram convergentemente. Aproximadamente 10 espécies de corais escleractínios serão coligidas de três ambientes recifais brasileiros com diferentes níveis, a priori, de turbidez e sedimentação: Fernando de Noronha, Maragogi/AL e Porto Seguro/BA, todos os ambientes com três réplicas recifais. Para cada sítio amostrado, diversos parâmetros físico-químicos e nutricionais serão auferidos. Serão avaliados de cada população coralínea: isótopos estáveis de C e N, capacidade antioxidante total, danos em biomoléculas, concentração de clorofila e densidade de endossimbiontes, os quais serão também identificados molecularmente via o espaçador ITS. Uma análise filogenética molecular será conduzida entre as populações amostradas utilizando-se o gene mitocondrial CO1 como marcador. Os futuros achados dessa proposta surtirão impactos (i) científicos e (ii) sociais de curto prazo, bem como (iii) ambientais (manejo e conservação) de médio/longo prazo: Especificamente: (i) gerar-se-á um cenário macroevolutivo inexistente acerca do papel do ambiente e filogenia na evolução ecofisiológica de holobiontes; (ii) inserir-se-ão os futuros achado nas vertentes da educação ambiental e mobilização social via produção de vídeos e campanhas de sensibilização junto às redes sociais e mídias digitais; e (iii) prover-se-ão subsídios para planos de manejo diante das mudanças climáticas, com um potencial cenário experimental futuro a ser testado em um projeto de grande.
Branqueamento, mudanças climáticas, evolução, fotossíntese, heterotrofia, metabolismo
Dez espécies de corais escleractínios serão coligidas de três ambientes recifais brasileiros com diferentes níveis, a priori, de turbidez e sedimentação: Fernando de Noronha, Maragogi/AL e Porto Seguro/BA. Para cada uma das três regiões, os recifes de coral serão amostrados em triplicata, com uma distância superior a 0,5 km entre eles. As espécies de coral serão, a saber: Agaricia fragilis, Favia gravida, Madracis decactis, Montastraea cavernosa, Mussismilia harttii e M. hispida, Porites astreoides e P. branneri, Scolymia wellsi e Siderastrea stellata.

Para cada sítio de coleta, diferentes parâmetros físico-químicos serão auferidos: temperatura, oxigênio dissolvido, salinidade, pH, luminosidade e turbidez. A água do mar local será filtrada para análise da matéria orgânica em suspensão, a qual será expressa como massa percentual de C, H, N e S.

Para cada população de coral amostrada, indivíduos/fragmentos (N=10) serão coletados e imediatamente armazenados em nitrogênio líquido para posterior análise, as quais envolverão: (i) isótopos estáveis de C e N [coral, simbiontes, zooplâncton e matéria orgânica particulada], (ii) capacidade antioxidante total, (iii) danos em biomoléculas (lipoperoxidação), e (iv) concentração de clorofila a e densidade de endossimbiontes. Serão também conduzidas a (v) identificação molecular dos simbiontes via ITS e (vi) uma análise filogenética dos corais via CO1. Tais analises serão realizadas no CEBIMar-USP, IB-USP, UFRJ ou FURG.
Especificamente:

(i) O material biológico para analise isotópica será enviado ao Centro de Energia Nuclear na Agricultura, e será empregado um analisador elementar acoplado a um espectrômetro de massas de razão isotópica de fluxo contínuo.
(ii) A capacidade antioxidante total dos organismos será medida utilizando-se o kit comercial colorimétrico “OxiSelect™ Total Antioxidant Capacity (TAC) Assay Kit”, o qual é baseado no método de redução do cobre (II) em cobre (I) por antioxidantes.
(iii) A peroxidação lipídica será determinada utilizando-se o método fluorimétrico, o qual baseia-se na medida das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico. Esta metodologia quantifica os danos peroxidativos em lipídios por meio da reação do malondialdeído, um dos produtos da peroxidação lipídica, com o ácido tiobarbitúrico.
(iv) A densidade de endossimbiontes e a quantificação de clorofila a são utilizados como indicadores de branqueamento em corais. A densidade de endossimbiontes será determinada por meio de um hemocitômetro. A clorofila a será extraída no escuro em N, N-dimetilformamida, a 4°C por 48h que, após centrifugação em 3900 g a 4 °C por 5 min, e terá o sobrenadante lido em 646 nm, 663 nm e 750 nm.
(v) O DNA genômico total dos simbiontes e dos hospedeiros será extraído por meio de um kit de extração seguindo as orientações dos fabricantes. Para a identificação dos tipos de ITS2, a região do espaçador interno transcrito 2 do rDNA (ITS2) será amplificada via PCR, utilizando-se iniciadores específicos para Symbiodiniaceae. O mesmo será conduzido para o CO1 dos corais, sendo as sequencias alinhadas e as reconstruções filogenéticas conduzidas por verossimilhança.

As análises estatísticas serão conduzidas via diferentes métodos filogenéticos assumindo-se a filogenia a ser gerada com os respectivos comprimentos de ramo (distância genética). Diferentes modelos evolutivos serão empregados a fim de se conferir poder estatístico equivalente às análises estatísticas tradicionais.
- Coletas (Janeiro 2021 - Abril 2021)
- Preparação do material (Abril 2021 - Junho 2021)
- Determinação da clorofila a e densidade de endossimbiontes (Junho 2021 - Outubro 2021)
- Análises bioquímicas (Junho 2021 - Março 2022)
- Análises filogenéticas e identificação molecular dos endossimbiontes (Junho 2021 - Março 2022)
- Análise dos dados e redação do manuscrito (Março 2022 - Agosto 2022)

Solicitações

- Sala para triagem
- Espaço seco (~ 3x 4 m), com bancada, para preparação das amostras de coral a serem, posteriormente, analisadas em outras instituições.
- Centrífuga refrigerada, freezer -20 C, ultrafreezer, autoclave, balança de precisão.
Não se aplica
Não se aplica
Não se aplica
Não
  • Janeiro
  • Fevereiro
  • Março
  • Abril
  • Maio
  • Junho
  • Julho
  • Agosto
  • Setembro
  • Outubro
  • Novembro
  • Dezembro
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