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MicroNiche – Estudo do nicho endolítico de microalgas simbióticas de corais em grãos de areia de recifes
Investigador Responsável - Jörg Christian Frommlet
Programa - OE- Fundos Nacionais
Período de Execução - 2021-03-01 - 2024-02-29 (36 Meses)
Entidade Financiadora - FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Financiamento para o CESAM - 249977.51 €
Financiamento Total - 249977.51 €
Instituicão Proponente - Universidade de Aveiro
Instituições Participantes
Southern Cross University (SCU), Australia
University of Technology, Sydney (UTS), Australia
Victoria University of Wellington (VUW), New Zealand

Descrição do Projecto
As microalgas simbióticas da família Symbiodiniaceae, também conhecidas como zooxantelas, envolvem-se em simbioses tróficas com corais e outros organismos marinhos. Estas associações mutualistas, em que microalgas vivem como endossimbiontes no hospedeiro, fornecendo nutrientes orgânicos ao hospedeiro em troca de proteção e de nutrientes inorgânicos, desempenham um papel essencial na manutenção da produtividade e diversidade dos recifes de coral. De facto, estas simbioses têm uma tão fundamental importância para os recifes que os simbiodiniáceos, que são considerados espécies-chave nesses ecossistemas, e referidos como “motores dos recifes”. Menos conhecido é o facto de que, paralelamente à evolução das formas de vida simbiótica, muitos simbiodiniáceos mantiveram-se como formas de vida livre. Essas populações ambientais representam um importante ‘pool’ de células, a partir do qual os hospedeiros obtêm os seus simbiontes, sendo crescentemente reconhecidos por manter a diversidade funcional destas associações simbióticas. No entanto, para além da importância ecológica dos recifes, pouco se sabe sobre a biologia dos simbiodiniáceos de vida livre. Os habitats bentónicos dos recifes, especialmente as areias, parecem ser ‘hot spots’ para as populações de simbiodiniáceos, mas o modo como estas vivem, e se adaptaram a esse habitat, tem permanecido desconhecido desde há décadas.

O estudo dos simbiodiniáceos bentónicos sofreu um impulso novo com a descoberta pela nossa equipa de que, em cultura, estes dinoflagelados formam comunidades calcificadoras de microalgas e bactérias que precipitam depósitos de carbonato de cálcio semelhantes a grãos de areia, nos quais se envolvem como células endolíticas viáveis. A formação destes microbialitos, denominados ‘simbiolitos’, forneceu a primeira evidência circunstancial da existência de um nicho endolítico construído por simbiodiniáceos. Esta hipótese foi posteriormente apoiada de forma direta, com a descoberta, por técnicas de ‘metabarcoding’, de diversas comunidades endolíticas em areias de recifes de Heron Island, Grande Barreira de Corais, Austrália.

A descoberta de simbiodiniáceos endolíticos representa um avanço importante na revelação da história de vida dos simbiodiniáceos em habitats bentónicos. Também altera fundamentalmente a compreensão da biologia e ecologia destas microalgas, num sentido mais amplo. Por exemplo, o facto de que o nicho endolítico pode proteger as células dos dinoflagelados relativamente a fatores ambientais nocivos, como a radiação ultravioleta (UVR), fornecendo aos simbiodiniáceos uma proteção anteriormente desconhecida. A existência de simbiodiniáceos endolíticos também oferece novas perspetivas conceptuais sobre o próprio nicho endolítico, sugerindo que os simbiodiniáceos podem desempenhar um papel anteriormente desconhecido na calcificação microbiana de sedimentos. Trata-se de um processo induzido pelo efeito da atividade microbiana, como a fotossíntese das microalgas, sobre o carbonato de cálcio da água do mar, conduzindo ao crescimento dos grãos de areia. Torna-se assim particularmente alarmante o facto de a areia de carbonato que abrigam os simbiodiniáceos endolíticos se possam dissolver devido à acidificação do oceano (OA), prevista para o próximo século, ameaçando o nicho endolítico recém-descoberto antes que seu significado seja totalmente explorado.

Os objetivos deste projeto centram-se em três linhas de investigação. Uma consiste na identificação de potenciais funções do nicho endolítico, estudando experimentalmente a fotobiologia da UVR em simbiolitos e em grãos de areia naturais. Outra linha centra-se em estudar in situ, no recife, se os mecanismos de precipitação mineral que permitem a produção de simbiolitos in vitro também direcionam sua entrada no nicho endolítico nos grãos de areia dos recifes; avaliar se esses mecanismos variam sazonalmente com a radiação solar e a temperatura; e abordar a questão premente de saber se a OA pode impedir que os simbiodiniáceos entrem no nicho endolítico, impedindo a precipitação mineral subjacente. Paralelamente, pretendemos caracterizar as comunidades bacterianas associadas e a sua dinâmica, a fim de comparar o seu papel no processo de calcificação induzida por simbiodiniáceos in situ e em cultura. Como terceira linha, pretendemos identificar novos taxa de simbiodiniáceos em comunidades endolíticas de recifes, a fim de possibilitar estudos sobre sua diversidade funcional e possíveis adaptações. Os resultados do projeto fornecerão uma nova visão sobre a função do nicho endolítico; os processos que sustentam o seu estabelecimento; os fatores físico-químicos e biológicos que influenciam esses processos; e como eles mudarão em oceanos mais ácidos. Em conjunto, o projeto representará um esforço combinado para explorar uma nova fronteira microbiana nos recifes de coral e o seu significado nestes ecossistemas ameaçados.




Membros do CESAM neste projecto
Daniel Cleary
Investigador
João Serôdio
Co-Coordenador

Financiamento do CESAM: UIDP/50017/2020 + UIDB/50017/2020 + LA/P/0094/2020