L’ADN fait des vagues dans la lutte pour sauver les récifs coralliens | Voix Smithsonian | Musée national d’histoire naturelle

L’ADN fait des vagues dans la lutte pour sauver les récifs coralliens

Les récifs coralliens abritent environ un quart de toutes les espèces marines connues, ce qui en fait l’un des écosystèmes les plus riches en biodiversité de la planète. Mais comme leurs environnements sont devenus moins favorables au changement climatique au cours des dernières décennies, les coraux ont du mal à rester en bonne santé et à soutenir la vie qui en dépend.

Désormais, grâce à une technique émergente appelée ADN environnemental (eDNA), les chercheurs du Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian peuvent soutenir les efforts mondiaux visant à comprendre comment les coraux et les communautés qui en dépendent réagissent au changement global des océans. Ce qu’ils trouvent pourrait aider les scientifiques à comprendre et à anticiper les menaces auxquelles les récifs coralliens sont confrontés.

«Cela a ouvert de nouvelles façons d’examiner les questions que nous n’avons pas été en mesure de poser», a déclaré Chris Meyer, un zoologiste de recherche et conservateur des invertébrés au musée. «Cela peut nous donner une compréhension incroyablement riche de l’océan et de sa réponse au changement.»

Coral-ing les menaces sur les coraux

Les coraux sont constitués de milliers de petits organismes appelés polypes qui travaillent ensemble pour rassembler de la nourriture et construire un squelette solide. Mais les polypes ne peuvent pas prospérer sans leurs colocataires d’algues photosynthétiques. Leurs relations mutuellement avantageuses avec différentes espèces d’algues leur fournissent des nutriments importants, tandis que le corail leur donne un endroit sûr où vivre.

Mais chaque relation est confrontée à des défis et les algues et les coraux ne font pas exception. Le couple est aux prises avec le réchauffement des températures de l’océan causé par le changement climatique.

«L’augmentation des températures fait« blanchir »les coraux d’eau peu profonde. Cela signifie que les algues sont expulsées du tissu corallien », a déclaré Andrea Quattrini, chercheur zoologiste et conservateur des anthozoaires au département de zoologie des invertébrés du musée. «Bien que certains coraux puissent survivre ou se remettre de ces événements, cela entraîne souvent une mortalité massive.»

À l’instar de leurs homologues des eaux peu profondes, les coraux des grands fonds luttent également contre un autre problème: l’acidification des océans. Lorsque le dioxyde de carbone pénètre dans l’atmosphère, l’océan l’absorbe et devient plus acide. Une acidité accrue rend plus difficile pour les coraux la construction de leur squelette. Sans un squelette solide, les récifs deviennent vulnérables et faibles.

«À certaines profondeurs des océans, il y a quelque chose qui s’appelle un horizon de saturation en aragonite. En dessous de cette profondeur, les coraux ont du mal à fabriquer leurs squelettes », a déclaré Quattrini. «La plupart des coraux construisent des récifs au-dessus de cet horizon, mais la diminution des niveaux de pH fait que l’horizon devient moins profond. Cela rendra très difficile pour les coraux des grands fonds la construction de leurs squelettes. »

Surveiller les récifs coralliens et savoir quelles espèces de corail vivent et où les chercheurs aident à comprendre quelles espèces sont menacées par la hausse des températures et de l’acidité. Désormais, les scientifiques disposent d’un moyen moins dommageable et plus rentable d’étudier les récifs et les dangers potentiels auxquels ils sont confrontés.

Une bibliothèque d’échantillons

Les études ADN environnementales sont basées sur la collecte d’échantillons, comme l’eau ou le sol, d’un endroit à étudier. À l’intérieur de ces échantillons se trouvent des particules d’ADN provenant des espèces vivant dans la région – que les scientifiques peuvent utiliser pour détecter la flore et la faune locales.

Pour les coraux, les chercheurs recueillent des échantillons d’eau ou de sédiments sur les récifs. Cette méthode ne nécessite pas de collecter de manière destructive les individus eux-mêmes, de sorte que les coraux restent en bonne santé et intacts. Les échantillons sont ensuite traités ou filtrés pour l’eDNA.

«Nous utilisons des technologies génomiques et des travaux de laboratoire moléculaire sophistiqués pour faire des millions de copies d’un code-barres ADN particulier à partir de l’extraction. Nous comparons ensuite tous les codes-barres d’ADN à une bibliothèque de référence pour aider à identifier l’ADN que nous avons », a déclaré Quattrini.

Mais les identifications eDNA ne sont aussi bonnes que leur bibliothèque de référence. Plus la bibliothèque est grande et diversifiée, plus les identifications seront précises. C’est pourquoi les chercheurs du Smithsonian travaillent à la construction d’une bibliothèque d’échantillons environnementaux capables de fournir des identifications précises et à long terme.

«Notre objectif ultime est de caractériser suffisamment toutes les espèces marines aux États-Unis afin que, lorsque quelqu’un dans cinq ou dix ans prélève un échantillon environnemental, nous puissions identifier en toute confiance les espèces derrière l’ADN électronique qu’ils ont collecté», a déclaré Meyer.

Les coraux sont difficiles à identifier en utilisant uniquement la morphologie – ou les traits physiques -, de sorte que l’ADNe complète les enquêtes en fournissant un aperçu moléculaire des espèces vivant dans une zone. Il aide également les chercheurs à essayer d’étudier les zones difficiles où l’eau est trop profonde pour la plongée.

Avec l’aide de l’eDNA, les scientifiques peuvent mieux comprendre les effets du changement climatique sur les coraux, prédire les réponses et informer les efforts de restauration des récifs.

Reconstruction avec eDNA

Garder les récifs en bonne santé sauvera la riche biodiversité qu’ils abritent. L’ADNe peut fournir des informations importantes pour atteindre cet objectif, en commençant par la répartition des coraux ou par les endroits où vivent diverses espèces de coraux. Les distributions et le rythme des changements dans les écosystèmes surveillés peuvent indiquer aux chercheurs quelles espèces sont les plus menacées par le changement climatique. Par exemple, les coraux qui ne vivent qu’à un seul endroit sont plus vulnérables que d’autres.

«Les informations que nous découvrons peuvent nous aider à prédire quelles espèces ou régions ont besoin de plus d’attention à la lumière du changement global des océans», a déclaré Quattrini.

Mais les distributions peuvent faire plus que dire aux scientifiques quelles espèces ou quels récifs sont les plus menacés. Il peut également informer les efforts de restauration des récifs. Les récifs du monde entier connaissent déjà des crises de blanchiment et des dommages dus à l’acidification, laissant des bandes de coraux blancs morts.

Grâce à l’eDNA, les scientifiques et les gestionnaires commencent à transplanter des coraux et d’autres structures de récifs artificiels pour aider à restaurer la santé de l’écosystème des récifs coralliens. Les données des collections d’ADN électronique peuvent aider à établir des bases de référence pour la surveillance et la gestion continues de ces écosystèmes.

En gardant à l’esprit le potentiel de ce que l’eDNA peut fournir, Quattrini et Meyer continuent de collecter des échantillons et de travailler pour transformer la bibliothèque de référence du Smithsonian en quelque chose capable de fournir des réponses pour les décennies à venir.

«Nous démontrons l’incroyable richesse que l’ADNe permet dans notre compréhension de l’océan, pas seulement des coraux», a déclaré Meyer. «Les bibliothèques de référence que nous créons vont préparer le terrain pour la prochaine décennie des sciences océaniques.»

le Climat en évolution La série se poursuit le 20 mai lorsque nous vous montrerons comment les chercheurs du département de zoologie des vertébrés et de la station marine du Smithsonian étudient l’impact du changement climatique sur les pêcheries et les communautés qui en dépendent.

Climat en évolution: Le Smithsonian est bien plus que ses expositions et artefacts de renommée mondiale. C’est une organisation vouée à comprendre comment le passé informe le présent et l’avenir. Une fois par semaine, nous vous montrerons comment les sept départements de recherche scientifique du Muséum national d’histoire naturelle tirent les leçons des changements climatiques passés et les appliquent au 21e siècle et au-delà.

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