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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.41.2018.tde-16042018-131823
Documento
Autor
Nome completo
Isabel Casillas Barragán
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Custódio, Márcio Reis (Presidente)
Beneti, Julia Silva
Iannini, Carlos Arturo Navas
Morandini, André Carrara
Título em português
Processos fisiológicos envolvidos na aquisição, perda e recolocação da zooxantela ligados ao branqueamento de cnidários
Palavras-chave em português
Branqueamento
Estratégias de recuperação
Mecanismos preventivos de estresse oxidativo
Simbioses
Resumo em português
O branqueamento por estresse térmico é a principal causa do declínio de cnidários simbióticos nos oceanos tropicais. Contudo, este processo pode ser revertido. Assim, o objetivo deste trabalho é o estudo integrado dos processos fisiológico da perda e recuperação das zooxantelas relacionado ao fenômeno de branqueamento por aumento de temperatura em E. pallida, mediante o estudo da resposta do holobionte ao estresse térmico, com ênfase na troca de população simbiótica. Um dos mecanismos de recuperação da pigmentação investigados nesse estudo é a proliferação dos endosimbiontes remanescentes no cnidário, onde foi encontrando um padrão de repigmentação funcional em diferentes partes do pólipo. Neste contexto é proposto um mecanismo de ruptura da simbiose na qual os endosimbiontes participam ativamente de sua expulsão e dispersão no meio, abrindo uma nova discussão sobre o agente diretor da simbiose. Uma vez que o branqueamento tem sido relacionado com estresse oxidativo e a fotossíntese é um processo oxidante, avaliamos a atividade redox induzida pela fotossíntese da alga hospedada, assim como a atividade antioxidante e reparadora do hospedeiro. Descobrimos no hospedeiro um mecanismo preventivo para lidar com a atividade fotossintética da zooxantela abrigada. Por outro lado, a perda da alga a partir do branqueamento pode fornecer uma oportunidade para o hospedeiro ser repopulado por outros simbiontes com diferentes capacidades fisiológicas. Assim, encontramos que existe uma troca de alga ideal para o frio (clado F), e para o calor (clado E). Entretanto, alguns clados podem estar indisponíveis no ambiente por serem termosensíveis em vida livre. Concluímos assim que, dentro dos cenários das mudanças climáticas globais, o mais vantajoso para o animal e para a alga é manter uma endopopulação mista e trocar a população simbiôntica predominante segundo as condições ambientais. Aliás, encontramos que o holobionte estudado está melhor preparado para condições de aquecimento que de esfriamento. Por outro lado, considerando que o peróxido de hidrogênio é um derivado de filtros solares e que ao mesmo tempo é um precursor do branqueamento, investigamos se o branqueamento da anêmona Anemonia sulcata produzido pela exposição a peróxido de hidrogênio é um bom modelo como bioindicador ambiental através da avaliação da cor e de biomarcadores fisiológicos. Porém, descartamos A. sulcata como espécie bioindicadora por apresentar uma alta tolerância ao estresse oxidativo, provavelmente fornecido pela atividade fotossintética da alga e por ser uma espécie intermareal que suporta grandes intervalos de oxido-redução. Desta forma, os resultados obtidos no presente estudo apontam a relevância do Symbiodinium dentro da fisiologia do holobionte, tanto na recuperação do branqueamento quanto no estabelecimento e ruptura da simbiose. Consequentemente, futuros estudos podem aprimorar as técnicas de identificação dos clados hospedados para entender a eventual sucessão endopopulacional de acordo com as condições ambientais
Título em inglês
Physiological processes associated to acquisition, loss and recovery of zooxanthellae related to cnidarian bleaching
Palavras-chave em inglês
Bleaching
Preventive oxidative stress (POS)
Recovery strategy
Symbiont bleaching
Symbiont switching
Symbioses
Resumo em inglês
Thermal bleaching is the main cause of simbiotic cnidarian decay in tropical oceans. However, some cnidarians have shown to recover the pigmentation from such events. The main aim of this study is the holistic approach of the physiological processes associated to zooxanthela loss and recovery after thermal stress in the holobiont E. pallida. Firstm we considered pigmentation recovey from the remaining zooxanthelae within the cnidarian host. We found a functional pattern of pigmentation recovery. In this context, we propose a mechanism of symbiosis break in which the endosymbionts participate actively on its release and dispersion to the environment, bringing a new discussion about the role of each symbiotic partner and the driver of bleaching and recovery. Since bleaching has been related to oxidative stress and photosynthesis is an oxidizing process, we evaluated the redox activity of the host as well as the antioxidant and restorative activity, induced by photosynthesis of the hosted algae. We found in the host a preventive mechanism to deal with the photosynthetic activity of the sheltered zooxanthella. On the other hand, loss of endosymbionts from bleaching may provide an opportunity for the host to be repopulated by other symbionts with different physiological capabilities. Thus, we found that there is an ideal clade exchange for the cold (clade F), and for the heat (clade E). However, some clades may not be available in the environment because they are thermosensitive in free-living form. We conclude that, within global climate change scenarios, the most beneficial for the animal and the alga is to maintain a mixed endopopulation and to exchange the predominant symbiotic population according to environmental conditions. In fact, we found that the studied holobiont is better prepared for high than low temperatures. On the other hand, considering that hydrogen peroxide is a derivative of sunscreens and at the same time is a precursor to bleaching, we investigated whether the bleaching of anemone Anemonia sulcata produced by exposure to hydrogen peroxide is a good model as an environmental bioindicator through color evaluation and physiological biomarkers. However, we discard A. sulcata as a bioindicator species because it presents a high tolerance to oxidative stress, probably provided by algae photosynthetic activity and because it is an intertidal species that supports large oxido-reduction intervals. Thus, the results obtained in the present study point to the relevance of Symbiodinium within holobiont physiology, both in the recovery of bleaching and in the establishment and rupture of symbiosis. Consequently, future studies may improve the identification techniques of the host clades to understand the eventual endopopulation succession according to the environmental conditions
 
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Data de Liberação
2020-04-15
Data de Publicação
2018-04-25
 
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