El objetivo general del Proyecto CORAL en la Semana de la Ciencia 2020 es dar a conocer al público general, con especial incidencia en secundaria-bachiller y universidad, información relativa y resultados de dos proyectos de investigación en curso (uno de Plan Nacional y otro de la Fundación Biodiversidad): DIVERSICORAL y GOTARES.

Aunque inicialmente esta acción de divulgación se planteó para hacerla presencial. La situación actual de la pandemia de la COVID'19 no permite ese tipo de exposiciones.

Por esta razón, hemos optado por crear este sitio web, que estará activo indefinidamente en los servidores de la Universidad de Sevilla.

El proyecto DIVERSICORAL (Diversificación en corales antárticos, un estudio integrado para la delimitación de especies, distribución a través de ecorregiones y procesos filogeográficos) busca la correcta delimitación entre especies de corales antárticos, gracias a una combinación de herramientas moleculares y morfológica, de forma que seremos capaces de indicar las zonas con mayor riqueza de especies y mayor diversidad genética entre poblaciones de la misma especie.

Este proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y Universidades y cofinanciado por los fondos FEDER de la Unión Europea. Participan en el proyecto la Universidad de Sevilla, la Smithsonian Institution (Washington, USA), la sociedad Cultural de Investigaciones Submarinas INSUB y la Universidad de Concepción (Chile).

El proyecto GOTARES (Bosques de gorgonias amenazados en el Parque Natural del Estrecho: evaluación del estado de conservación e implementación de medidas de restauración) es un proyecto aplicado, orientado a la restauración de las poblaciones de gorgonias del fondo marino de la isla de Tarifa gracias a la correcta identificación molecular de las poblaciones y la realización y seguimiento de trasplantes.

El proyecto GOTARES es co-financiado por la Fundación Biodiversidad del Ministerio para la Transición Ecológica y Reto Demográfico.

Esta Semana de la Ciencia 2020, con el programa de divulgación CORAL, queremos llamar la atención sobre la utilidad de los análisis de ADN en el conocimiento de la verdadera diversidad biológica de especies de corales, así como la necesidad de conocer la originalidad y diversidad genética de las poblaciones que pretenden ser conservadas, previo a cualquier intento de re-introducción, que podría acarrear contaminaciones genéticas no deseadas y pérdida de esta diversidad.

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De esta forma, estos serán los interrogantes que trataremos de abordar en esta Semana de la Ciencia 2020, pica sobre cualquiera de ellos para obtener más información:

¿Qué es el ADN? ¿Cuál es su estructura?  ¿Dónde está? ¿Qué información obtenemos de su estudio?

¿Por qué necesitamos consultar el ADN de los corales?

Visita las vitrinas en la entrada de la Facultad de Biología (edificio verde, entrada sur), podrás ver algunos de los ejemplares utilizados en nuestros estudios, y participar en el sorteo de camisetas de nuestros programas de divulgación científica... !!

¿Qué es el ADN? ¿Cuál es su estructura?  ¿Dónde está ?

 ¿Qué información obtenemos de su estudio?

El ADN (ácido desoxirribonucléico) es una molécula que se encuentra en todos los organismos vivos y que contiene la información genética y hereditaria. A modo de código almacena todos los datos relacionados con las características y el funcionamiento de un ser vivo. Además, esta información se transmite de una generación a la siguiente generación, es decir, de padres a hijos.

Las distintas bases se combinan entre sí siguiendo un orden determinado, como por ejemplo: AAATTCGTCAATCCC.....

La combinación de millones de estas bases conforma una secuencia o serie única para cada ser vivo, que varía de una especie a otra, e incluso dentro de una misma especie, lo que nos hace ser diferentes y únicos a la vez. A toda la serie completa de ADN de un individuo se le conoce como genoma. El tamaño del genoma de una célula puede ser tan grande que si pudiéramos estirarlo podría llegar a medir más de 2 metros de longitud y si sumáramos todo el ADN de las células de un cuerpo humano se cubriría la distancia de la Tierra a la Luna ¡7.000 veces!. Por eso está cuidadosamente empaquetado formando unas estructuras complejas en forma de X llamadas cromosomas. 

El ADN se localiza en el núcleo, un espacio delimitado por una membrana y separado del resto de los componentes que forman la célula. Pero también se encuentra dentro de las mitocondrias (en células animales y vegetales) y los cloroplastos (en células vegetales), que son orgánulos de las células que se localizan fuera del núcleo, en el espacio conocido como citoplasma.

Modelo célula animal                                           Modelo célula vegetal

Es frecuente realizar estudios conjuntos de ADN nuclear y de ADN mitocondrial y/o cloroplástico ya que proporcionan una información diferente y complementaria. El ADN mitocondrial y cloroplástico es de especial interés ya que es muy abundante, se hereda exclusivamente de madres a hijos y la secuencia de bases puede ser altamente modificable.  

En muchas especies de corales podemos usar una fuente adicional de información  molecular (además de nuclear y moitocondrial del propio metazoo). Hay corales que llevan en el interior de sus células algas simbiontes unicelulares (zooxantelas). Por lo tanto, también podríamos explorar el ADN de éstas.

Dependiendo de las especies, estas zooxantelas pueden ser tomadas del medio por las larvas de corales (y así iniciar su cultivo en el interior de las células animales) o bien la propia madre introduce en cada ovocito una cantidad de zooxantelas, con lo que ya tendría la futura larva un incipiente cultivo que se transmitiría directamente desde la línea materna.

Zooxantelas. Alisonmlewis(c)

Como sabéis, una parte del ADN se transcribe (copia) a ARN (ARN mensajero) y de ahí, en los ribosomas, este ARN se traduce a proteína. Para este último paso, cada triplete de bases se traducirá a uno de los aminoácido que formará la proteína. Es decir, la secuencia de aminoácidos está codificada (ver código genético).

Ejemplos de las mutaciones más frecuentes.

Un segmento de ADN puede sufrir cambios en su secuencia por diferentes causas, lo que denomicamos mutaciones. Un nucleótido puede ser sustituido por otro, puede insertarse un segmento (grupo de bases) dentro de una secuencia existente, o por el contrario "desaparecer" de la secuencia. Estos sucesos pueden ocasionar cambios en la estructura de una proteina, ampliando o modificando su función,...o bien ser letal para el organimo que la sufre, y por lo tanto no ser transmitida a la siguiente generación.

Que se produzcan estos cambios en el ADN es uno de los pilares de la evolución.

Si un segmento de ADN contiene la información de una molécula (proteína, ARN, ...) muy importante en la fisiología y supervivencia de un organismo... entonces soportará muy pocos cambios (demasiados cambios serían letales), y por lo tanto su estudio podrá ser útil para comparaciones de alto nivel taxonómico (Filos/División, Clases, Órdenes, ...).

Otra molécula que sufra (o pueda soportar) un nivel moderado de mutaciones, podrá ser util para comparaciones a nivel de familia, género o incluso especie.

Hay segmentos de ADN (por ejemplo segmentos que no se transcriben en ninguna molécula, pero que se encuentran entre otros fragmentos importantes) que pueden soportar gran cantidad de cambios, y por lo tanto su velocidad de mutación es alta. Estos segmentos podrían ser útiles para comparar entre poblaciones, e incluso entre individuos.

No todos los segmentos de ADN mutan a la misma velocidad, y esta velocidad puede ser muy diferente en unos grupos de organimos y en otros.

¿Por qué necesitamos consultar el ADN de los corales?

La consulta del ADN es útil para realizar comparaciones a diferenetes niveles. A continuación os comentaremos algunos ejemplos en los que el estudio del ADN ha sido protagonista en las conclusiones que hemos podido obtener:

Chironephthya mediterránea López-González. Grinyó & Gili, 2015 (colonias blancas de unos 40 cm de altura) formando un bosque mixto con  gorgonias del género Viminella (colonias en forma de látigo amarillas).

Chironephthya mediterranea, la primera especie es este género descubierta en el Mare Nostrum, se secuenció junto a su grupo hermano, la especie caribeña Chironephthya caribaea. Ambas especies se separan claramente de sus congéneres indopacíficos, siendo las especies Atlántica y Mediterráneas el grupo hermano de una especie del Mar Rojo. Estas relaciones sugieren que el linaje de este género ya estaba presente cuando el mar de Tetis Occidental comunicaba el Atlántico próximo, lo que posteriormente sería el Mediterráneo y el océano Índico Occidental.

Junto a otros hallazgos dentro del proyecto LIFE+INDEMARES Canal de Menorca, esta investigación permitió llamar la atención sobre los ambientes mesofóticos en el Mediterráneo, y la existencia de una comunidad con  diversidad biológica completamente desconocida hasta la fecha, y con urgente necesidad de protección por su originalidad.

Esto es lo que le ocurrió al género Ptilella, descrito por Gray en 1870. Varios autores posteriores a Gray consideraron que según su morfología las especies en este género perfectamente podría ser incluídas en un género descrito con anterioridad por Linneo, el género Pennatula Linné 1758.

En nuestro estudio, la secuenciación de segmentos mitocondriales (MutS y Cox1) y nucleares (28S) permitió resucitar el género Ptilella, olvidado durante más de un siglo. Además, se describió una especie nueva para la Ciencia dentro de este género, que llamaríamos Ptilella grayi en honor al autor original del género, y que supo ver entre la variabilidad de los caracteres, algunos rasgos morfológicos que deberían ser considerados suficientes para separar un grupo de especies de aquel otro género descrito por Linneo.

Ptilella grayi García-Cárdenas, Drewery & López-González, 2019  

Distribución e imágenes de Huziogorgia utinomii (Cordeiro, 2019). Esta especie cría internamente una única larva por pólipo, que puee alcanzar los 3 mm de longitud, una de las larvas plánulas de mayor tamaño no sólo etre los octocorales, sino también entre los cnidarios.

Este es un caso excepcional entre los octocorales al carecer de escleritos. Los escleritos son elementos calcáreos microscópicos cuya morfología es muy variable, y frecuentemente nos ayudan mucho en la identificación familiar, genérica, e incluso específica.

Localidades muestreadas para este estudio sobre la gorgonia Eunicella singularis.

Resultados del análisis STRUCTURE, se observa perfectamente la homogeneidad en las localidades por encima de los 30 m de profundiad, y lo diferente que se muestran las cotas batimétricas inferiores.

En los últimos casi 250 años, las clasificaciones en cnidarios (como en el resto de grupos  zoológicos...) (diagnosis de órdenes, familias, géneros,...) han estado basadas en caracteres morfológicos. La llegada de información procedente de la secuenciación de ADN no siempre soporta las agrupaciones anteriormente establecidas basadas en caracteres morfológicos. Estas otras propuestas moleculares nos ayuda a replantear si todos los caracteres que anteriormente consideramos útiles a determinadas categorías taxonómicas son realmente usables para obtener una clasificación que se acerque al "arbol de la vida".

Arbol calibrado del análisis de los tiempos de divergencia (basado en mtMutS+Cox1+28S) mostrando la divergencia entre los género de pennatuláceos y la diversidad de las morfología coloniales.

Recientemente hemos realizado un trabajo sobre octocorales pennatuláceos (comúnmente llamados plumas de mar), secuenciamos tres marcadores, dos mitocondriales y uno nuclear. Estas secuencias nos han permitido realizar un análisis de tiempos de divergencia, sugiriendo que el origen de los pennatuláceos data del Cretácico inferior (Barriasiano, unos 144 Ma), de acuerdo con su escasamente conocido registro fósil. La divergencia de la mayoría de los géneros existentes ocurriría en tiempos de Oligoceno y Mioceno.

A pesar de su importante papel ecológico, la información sobre el origen de los pennatuláceos, y por lo tanto de sus comunidades asociadas, es aún muy escasa.

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