La génétique des coraux pourrait sauver le golfe du Mexique, même si cela peut prendre quelques centaines d'années.

Le golfe, bordé au nord par l'Alabama, Floride, Louisiane, Mississippi et Texas, a été gravement endommagé par l'accident de Deepwater Horizon en 2010 qui a entraîné la mort de 11 travailleurs de la plate-forme pétrolière et la plus grande marée noire de l'histoire.

Le déversement a eu un impact catastrophique sur le vaste, écosystèmes interconnectés. Elle a porté atteinte à des ressources naturelles aussi diverses que les poissons et les crustacés, habitats humides productifs, plages de sable, des oiseaux, tortues marines en voie de disparition et menacées, mammifères marins protégés et communautés de coraux d'eau profonde.

Les coraux d'eau profonde, vivant à plus de 150 pieds de profondeur, sont des invertébrés marins, un groupe d'animaux sans colonne vertébrale. Leurs structures en forme de branches servent de fondement à de nombreux écosystèmes du Golfe, fournir des habitats aux communautés de poissons diverses et abondantes pour prospérer et se reproduire. Assurer la restauration et la durabilité des coraux d'eau profonde du Golfe est essentiel pour assurer la restauration et la durabilité du Golfe.

Cependant, on comprend mal comment le golfe est spatialement discret, les communautés coralliennes ressemblant à des îles sont connectées les unes aux autres. Il est important de comprendre les relations entre les communautés pour déterminer leurs modes de reproduction et, finalement, pour atteindre leur pleine régénération.

C'est là qu'intervient la génétique des coraux, selon Santiago Herrera, Professeur assistant invité au Département des sciences biologiques de l'Université Lehigh. Herrera est un océanographe biologique avec une expertise en écologie moléculaire, évolution et génomique des invertébrés, en mettant l'accent sur les coraux d'eau profonde.

Lui et ses collègues ont reçu une subvention de 1,3 million de dollars du programme scientifique RESTORE Act de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), une agence fédérale à vocation scientifique, combler les lacunes cruciales dans la compréhension des processus qui façonnent les modèles de connectivité des populations dans les coraux d'eau profonde formant des habitats vivant entre 150 et 7, 500 pieds de profondeur dans le golfe du Mexique, y compris les espèces directement touchées par la marée noire de Deepwater Horizon.

En plus de Herrera - qui servira de chef de file - les chercheurs principaux sont Andrea Quattrini du Harvey Mudd College; Annalisa Bracco du Georgia Institute of Technology et Peter Etnoyer des National Centers for Coastal Ocean Science, un groupe au sein de la NOAA.

L'équipe collaborera avec Erik Cordes de Temple University, ainsi que les gestionnaires du sanctuaire marin national de Flower Garden Banks, une zone sous-marine désignée et protégée par le gouvernement fédéral, la seule du genre dans le golfe. Le sanctuaire a proposé une extension des limites des zones protégées actuelles pour englober des sites coralliens supplémentaires. Le travail de l'équipe vise à aider à orienter les décisions sur les sites particulièrement importants à désigner comme aires marines protégées et à éclairer leur gestion.

La subvention financera trois expéditions dans le Golfe pour l'échantillonnage sur le terrain et la collecte de données à l'aide de véhicules télécommandés. La première expédition commence la semaine prochaine mercredi, 19 juillet. L'équipe cherchera à déterminer la diversité et la structure génétique des principales populations de coraux. Ils identifieront également la direction et le taux d'échange génétique entre les populations de coraux afin d'établir lesquelles sont la source des larves les plus performantes - les "graines" de corail qui finissent par former de nouvelles colonies.

En utilisant une approche d'analyse génomique de la population de pointe appelée Restriction-site Associated DNA Sequencing (RADseq) - pionnière par Herrera pour une utilisation dans les coraux - et des modèles prédictifs de la dispersion larvaire, ils seront en mesure d'estimer jusqu'où certaines "familles" de coraux " diffuser et déterminer les modèles de connectivité parmi les populations de coraux.

"Nous avons actuellement une mauvaise compréhension des facteurs qui limitent les échanges reproductifs entre les populations de coraux d'eau profonde car aucune étude n'a été réalisée pour étudier les modèles de connectivité génétique des communautés coralliennes à ces profondeurs comprises entre 150 et 450 pieds, et plus profond que 3, 000 pieds, " dit Herrera. " Il est essentiel d'acquérir une compréhension globale des courants en eau profonde et des schémas de dispersion des larves pour savoir quelles zones sont les plus cruciales à protéger pour restaurer le golfe. "

Détermination des échanges reproductifs entre les coraux

En matière de reproduction, les coraux ont beaucoup en commun avec les arbres - les deux restent en place, s'appuyant sur un mécanisme externe pour disperser leurs "graines" vers d'autres endroits. Les graines d'arbres sont transportées par les animaux ou par le vent jusqu'à des endroits sur la terre où elles germent et s'enracinent. Les coraux d'eau profonde dépendent des courants océaniques pour disperser leur progéniture, sous forme de larves.

L'une des façons dont Herrera et ses collègues détermineront comment les populations de coraux du golfe sont connectées est d'examiner l'interaction des traits spécifiques aux espèces parmi les communautés de coraux à différents endroits.

Ils généreront des données génomiques de population à l'aide de RADseq, une stratégie de séquençage génomique qui permet d'étudier la diversité génétique contenue dans des milliers de loci différents (la position sur un chromosome), ce qui le rend idéal pour déduire les taux de dispersion et la directionnalité du flux de gènes dans les populations. L'utilisation de cette méthode, que Herrera a déjà utilisée avec succès pour élucider les modèles de structure génétique des coraux, devrait considérablement améliorer la capacité de détecter les modèles écologiques et évolutifs sous-jacents par rapport aux études précédentes.

"Lorsque nous combinons les informations sur les courants océaniques avec les données génétiques, nous pourrons en déduire comment les différentes populations de coraux du Golfe sont liées, " dit Herrera. " Ces données nous donneront une fenêtre sur la façon dont les gènes sont partagés - si, par exemple, une population corallienne donnée se reproduit principalement entre elle-même ou avec d'autres populations coralliennes. Sachant cela pourrait révéler quelles populations de coraux sont les sources des larves les plus réussies. »

Il ajoute :« Parce que la régénération prendra probablement des décennies ou, même, des siècles, en raison des taux de croissance lente des coraux, savoir quelles populations sont la source de la progéniture la plus réussie est une information cruciale. De telles données pourraient éclairer les décisions sur les zones les plus importantes à protéger pour la régénération des coraux endommagés et la restauration ultime du golfe. »