Projetos de formação discente - CEBIMar

Parecer da Comissão Científica

Projeto do CEBIMar

Dados do solicitante

Letícia Guerreiro Pinheiro

Natureza do projeto

Projeto de formação discente
Iniciação científica
Samuel Coelho de Faria
Por favor, selecione

Pesquisadores ou docentes associados

Recursos

2022/13569-0
Fapesp

Descrição do projeto

Fotossimbiose reduz a tolerância fisiológica à temperatura? Uma abordagem experimental e comparativa em octocorais
02-01-2023
01-01-2024
O branqueamento de corais e octocorais caracteriza-se pela quebra da relação simbiótica entre o animal hospedeiro e microalgas endossimbiontes e fotossintetizantes popularmente conhecidas como zooxantelas. Este fenômeno relaciona-se, fundamentalmente, a condições de estresse térmico que elevam a produção de espécies reativas de oxigênio pela maquinaria fotossintética - as quais difundem-se para o tecido animal, excedem a capacidade antioxidante e provocam, por consequência, danos moleculares no coral. Como mecanismo de defesa, os corais expulsam as zooxantelas, revelando a coloração branca do esqueleto adjacente. Sob o contexto do câmbio climático, projeções apontam um aumento da temperatura do oceano de até 4,5 °C para 2100 (IPCC 2014), cenário este que levaria ao branqueamento e morte de diversos recifes de corais. Assim, em um cenário preditivo moderado (+3,5 oC, 14 dias), objetiva-se aqui caracterizar a fisiologia metabólica em octocorais - grupo em que se desconhece por completo a bioquímica energética e oxidativa - a fim de testar que (i) altas temperaturas promovem estresse oxidativo e reduzem a eficiência energética, e que (ii) espécies zooxanteladas apresentam menor tolerância fisiológica à temperatura dada a premissa precípua da elevada produção de espécies reativas de oxigênio pela maquinaria fotossintética dos simbiontes. Sendo assim, octocorais azooxantelados apresentariam uma maior tolerância fisiológica às mudanças climáticas quando comparados aos representantes zooxantelados. O esclarecimento destas questões ampliará os horizontes da comunidade científica acerca das consequências das mudanças climáticas sobre octocorais, e fornecerá um panorama comparativo sobre a saúde fisiológica em animais com e sem fotossimbiose diante do aquecimento global.
Metabolismo, mudanças climáticas, simbiose, branqueamento, octocorais.
Colônias (N=7) de quatro espécies de octocorais serão coligidas na região do Parque Natural Municipal Marinho do Recife de Fora, em Porto Seguro, Bahia, Brasil, a saber: as espécies zooxanteladas Plexaurella grandiflora e Phyllogorgia dilatata, e as azooxanteladas Leptogorgia punicea e Muricea flama. Para cada espécie amostrada, as colônias serão transportadas do local de coleta para o laboratório do Projeto Coral Vivo no distrito de Arraial d’Ajuda (município de Porto Seguro, Bahia), de onde serão veiculadas até o CEBIMar/USP.

Em laboratório, cada colônia será particionada em 7 fragmentos, os quais serão aclimatados por um período de 30 dias antes do início dos experimentos, e posteriormente transferidos para aquários em sistema aberto, com temperatura mantida em 26°C (controle) e 29,5 oC (+3,5 oC, tratamento - cenário moderado de aquecimento global, IPCC 2014), por 14 dias. Ao final do experimento, as amostras serão armazenadas em freezer -80 °C para posteriores análises, a saber:

(a) Quantificação da densidade de zooxantela e conteúdo de clorofila a
A densidade de endossimbiontes e a quantificação de clorofila a são utilizados como proxy de branqueamento em corais (Krueger et al. 2015). Cada espécie de coral terá os tecidos retirados com o auxílio de um Waterpik portátil (WP-360) com água do mar filtrada, sendo a densidade de endossimbiontes quantificada por meio de um hemocitômetro (Krueger et al. 2015). 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, terá o sobrenadante lido em 646 nm, 663 nm e 750 nm, e a concentração determinada utilizando-se as equações de Porra et al. (1989). Os dados da densidade de endossimbionte e de clorofila a serão normalizados pela área de tecido do coral, e expressos em número de células cm-2 e μg de clorofila a cm-2, respectivamente.

(b) Avaliação da capacidade antioxidante e peroxidação lipídica
A capacidade antioxidante será determinada pelo kit comercial “OxiTMSelect Total Antioxidant capacity (TAC) Assay Kit” (Cell Biolabs, INC) conforme especificações do fabricante. Este ensaio mede o poder redutor de biomoléculas pelo mecanismo de transferência de elétrons, e se baseia na redução de cobre II em cobre I pela ação de antioxidantes como o ácido úrico. Os níveis de LPO serão avaliados por meio da formação de malondialdeído (MDA), um produto do dano oxidativo lipídico que produz um cromógeno mensurado por fluorimetria (Oakes e Kraak, 2003).

(c) avaliação do metabolismo energético via atividade da enzima citrato-sintase
A quantidade de CS em cada célula reflete a capacidade oxidativa da mesma, sendo considerada uma enzima marca-passo (Nelson e Cox, 2014), regulada pela concentração de ATP e com atividade dependente dos substratos oxaloacetato e a ACoA (Hathaway e Atkinson, 1965). A atividade da CS será avaliada por meio da variação da concentração de ACoA, utilizando-se seis diferentes concentrações do substrato (0,1; 0,5; 1,0; 1,3; 2,3 e 3,3 mM). Por sua vez, a concentração de oxaloacetato será fixada em 3,5 mM. Uma vez encontrada a atividade ótima em função da concentração de ACoA para cada espécie, a respectiva concentração de ACoA será, então, fixada e, novamente, a atividade da CS será avaliada através da variação da concentração do oxaloacetato (1,5; 2,5; 3,5; 4,5 e 5,5 mM).

Ao final, o efeito da exposição à temperatura elevada sobre a densidade de zooxantelas, conteúdo de clorofila, capacidade antioxidante, lipoperoxidação e atividade da citrato sintase será avaliado por análises de variância (ANOVA) de 1 fator.
Cronograma de atividades

Simulação de mudanças climáticas: 01/23-02/23
Quantificação da densidade de zooxantela e conteúdo de clorofila a: 02/23
Avaliação da capacidade antioxidante e peroxidação lipídica: 04/23
Avaliação da atividade da citrato-sintase: 06/23-07/23

Os experimentos e análises laboratoriais serão conduzidos em período intersemestral no CEBIMar, enquanto análises estatísticas e redação de relatórios/TCC/manuscrito serão realizadas ao longo do ano na FFCLRP, em Ribeirão Preto.

Solicitações

- Salas 1 e 2 do laboratório Paulo Sawaya;
- Um tanque da sala dos tanques.
Equipamentos do professor Samuel Faria.
Não se aplica.
Não se aplica.
Não se aplica.
Sim
  • Auxílio técnico para manutenção de estruturas ou material biológico na ausência dos participantes da atividade
  • Janeiro
  • Fevereiro
  • Abril
  • Julho
  • Agosto
30
1