Muitas espécies do Filo Cnidaria (e.g. corais e anémonas) formam simbioses com dinoflagelados fotossintéticos do género Symbiodinium (zooxantelas). Nos recifes de coral, as zooxantelas fornecem até 95% das necessidades energéticas do hospedeiro pelo que estes ecossistemas dependem em grande medida da manutenção desta simbiose. Sob condições de stress ambiental, esta simbiose pode ser destruída pela expulsão das zooxantelas num processo denominado “branqueamento”. O branqueamento de corais tem sido reportado para muitas zonas do mundo, estando previsto que se torne mais frequente como consequência do aquecimento global, e é considerado a pior ameaça à sobreviência dos recifes de coral. Encontra-se bem estabelecido que o branqueamento de corais é induzido por níveis elevados de espécies reactivas de oxigénio (ROS). O consenso actual é que o branqueamento se deve ao stress oxidativo causado por ROS no hospedeiro e no simbionte. Esta visão, de que a acção dos ROS resulta apenas em efeitos prejudiciais, pode no entanto ser demasiado simplista. Por exemplo, a demonstração de que o branqueamento não causa necessariamente stress oxidativo nas zooxantelas expelidas é difícil de conciliar com esta visão. Por outro lado, tem sido descoberto que, numa vasta gama de eucariotas, ROS desempenham um papel importante na regulação de processos celulares. Particularmente importante é o facto de noutras espécies de algas, níveis elevados de ROS induzirem directamente a reprodução sexuada. Esta descoberta levou a considerar a hipótese de que um mecanismo semelhante possa existir em Symbiodinium, i.e. que ROS formado durante o branqueamento induza o ciclo de vida sexual. A expulsão da zooxantela durante o branqueamento e a indução de gametogénese pode assim constituir um mecanismo para permitir a recombinação genética em Symbiodinium durante a fase de vida livre do seu ciclo de vida. Apesar de ser desastroso no curto prazo, o branqueamento pode assim assegurar a adaptabilidade evolutiva da simbiose. O projecto SeReZoox pretende testar a hipótese de que o branqueamento despoleta a reprodução sexuada de Symbiodinium. Esta linha de investigação inovadora irá contribuir significativamente para a compreensão do fenómeno do branqueamento e o seu papel na simbiose entre cnidários e dinoflagelados. Numa fase inicial, serão conduzidas experiências com o sistema simplificado de culturas de Symbiodinium em vida livre, a que se seguirá o estudo da unidade funcional do simbionte no hospedeiro cnidário (in symbio). O projecto está organizado em quatro objectivos principais: A) avaliar se as condições causadoras de branqueamento induzem gametogénese em culturas de Symbiodinium, B) avaliar se níveis elevados de ROS são o agente indutor da gametogénese, e avaliar o stress fotooxidativo das células durante a produção de ROS e gametogénese, C) identificar os genes envolvidos na indução do ciclo de vida sexual de Symbiodinium, a fim de desenvolver marcadores moleculares específicos para estados do ciclo de vida in symbio, D) testar a hipótese de que os níveis elevados de ROS durante o branqueamento induzem a gametogénese in symbio. Culturas de Symbiodinium serão expostas a condições de branqueamento eos gâmetas serão identificados através de experiências cruzadas. As diferenças fenotípicas esperadas entre células vegetativas e gâmetas serão utilizadas para o desenvolvimento de métodos baseados em contador Coulter e citometria de fluxo para a identificação automática destas duas fases do ciclo de vida em populações mistas. Para investigar se níveis elevados de ROS causam a indução da gametogénese, as culturas serão expostas a condições de branqueamento na presença de moléculas eliminadoras de ROS. A produção de ROS nestes tratamentos será quantificada espectrofluorometricamente. O stress fotooxidativo será quantificado por Fluorometria de Pulso Modulado (PAM). A identificação de genes de Symbiodinium relacionados com a reprodução sexuada será feita com base em genes conhecidos para outras espécies de algas usando primers degenerados. Será igualmente utilizada a hibridização subtractiva de cDNA, para a identificação de genes expressados diferencialmente. A transcrição de genes do ciclo sexual será usada como marcador molecular para a identificação de gâmetas e células vegetativas. In symbio, o branqueamento será quantificado não-destrutivamente usando índices de reflectância espectral da clorofila a. As zooxantelas expelidas serão analisadas no que respeita a características fenotípicas, níveis de ROS e níveis de transcrição de genes do ciclo sexual. O projecto SeReZoox reúne investigadores de Portugal e do Reino Unido com uma forte experiência em fotofisiologia de microalgas, fisiologia e branqueamento de corais, genética molecular de dinoflagelados e aquacultura de invertebrados marinhos, reunindo as competências interdisciplinares necessárias à execução do projecto.
