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Gene expression response of Chondrilla nucula to a simulated marine heat wave event
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Authors
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Abstract(s)
Sessile marine organisms are particularly susceptible to stress conditions due to their reduced mobility. The identification of early biomarkers in response to climate change scenarios as indicators for stress thresholds can provide fundamental understanding in prevention of necrosis or symbiotic disruptions between and within species. Porifera have shown incredible evolutionary adaptability, and are integrated into diverse marine ecosystems, playing important roles in their functioning. Chondrilla nucula Shmidt 1862, a marine sponge, represents an abundant population within the benthic community of the Mediterranean Sea. mRNA sequencing and de novo transcriptome assembly techniques were implemented on this non-model species in order to investigate the gene expression dynamics of Chondrilla nucula in response to elevated temperatures, simulating a recent
marine heat wave event. Differential expression and functional annotation analysis has induced the expression of genes involved in metabolic activity, binding processes, and regulation of biological functions. This has provided insight into the mechanisms of stress response and adaptation, which may contribute to better management and conservation of sponge ecosystems under future climate conditions.
É detetável uma mudança considerável nos padrões climáticos que afetam a vida aquática. De acordo com um estudo de 2023 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, as ultimas três décadas representam o período mais quente dos últimos 1400 anos para o Hemisfério Norte. A temperaturas da superfície do mar aqueceu 0,11°C por década e antecipa-se uma continuação deste aumento. Entre as consequências das alterações climáticas, os períodos discretos de aquecimento oceânico regional extremo, nomeadamente as ondas de calor marinho (OCMs), duplicaram em frequência entre 1982 e 2016, prevendo-se que se tornem mais frequentes, intensas e duradouras na segunda metade do século XXI. As OCMs têm sido associadas a perturbações em ecossistemas inteiros, causando alterações na abundância e distribuição de espécies, incluindo extinções locais, além de contrações de alcance e biodiversidade reduzida. Um estudo sobre as condições térmicas extremas de 2015-2019 no Mar Mediterrâneo encontrou uma correlação significativa entre eventos de mortalidade em massa e exposição, a OCMs, afetando 50 taxa diferentes, incluindo 7,2% dos Porífera encontrados até 45 metros de profundidade. Os Porífera, vulgo esponjas, abundantes e omnipresentes em comunidades temperadas, tropicais e polares, desempenham um papel crucial no funcionamento dos ecossistemas bentónicos. Porífera, também conhecidos como esponjas, são um filo do reino Animália. São seres multicelulares que apresentam poros em todo o corpo, o que deu origem ao nome ”Porífera”, que significa ”portador de poros” em latim. As esponjas são organismos simples que se fixam em superfícies sólidas em ambientes aquáticos, tanto marinhos quanto de água doce. Possuem um conjunto notável de características entre as quais (1) não têm órgãos verdadeiros ou tecidos diferenciados como músculos ou nervos, ao invés, são compostos por células especializadas que desempenham funções específicas; (2) alimentam-se filtrando partículas suspensas na ´agua, como bactérias e plâncton, puxando a agua através dos seus poros com o auxílio de células flageladas chamadas coanócitos; (3) podem reproduzir-se de maneira sexuada, com a produção¸ de gametas, e assexuada, por brotamento ou fragmentação e (4) possuem um esqueleto interno composto por espículas, que podem ser de sílica ou carbonato de cálcio, e/ou uma substância fibrosa chamada espongina. As suas funções incluem a estabilização, consolidação e regeneração do substrato; o acoplamento bento pelágico, incluindo a reciclagem de nutrientes; e interações com outros organismos, facilitando assim a produção¸ primária e secundária, fornecendo habitat e proteção contra predadores. Dada a importância ecológica dos poríferos como elementos da comunidade bentónica, é essencial investigar a sua resposta a cenários ambientais futuros para o desenvolvimento de estratégias de gestão e conservação.(...)
É detetável uma mudança considerável nos padrões climáticos que afetam a vida aquática. De acordo com um estudo de 2023 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, as ultimas três décadas representam o período mais quente dos últimos 1400 anos para o Hemisfério Norte. A temperaturas da superfície do mar aqueceu 0,11°C por década e antecipa-se uma continuação deste aumento. Entre as consequências das alterações climáticas, os períodos discretos de aquecimento oceânico regional extremo, nomeadamente as ondas de calor marinho (OCMs), duplicaram em frequência entre 1982 e 2016, prevendo-se que se tornem mais frequentes, intensas e duradouras na segunda metade do século XXI. As OCMs têm sido associadas a perturbações em ecossistemas inteiros, causando alterações na abundância e distribuição de espécies, incluindo extinções locais, além de contrações de alcance e biodiversidade reduzida. Um estudo sobre as condições térmicas extremas de 2015-2019 no Mar Mediterrâneo encontrou uma correlação significativa entre eventos de mortalidade em massa e exposição, a OCMs, afetando 50 taxa diferentes, incluindo 7,2% dos Porífera encontrados até 45 metros de profundidade. Os Porífera, vulgo esponjas, abundantes e omnipresentes em comunidades temperadas, tropicais e polares, desempenham um papel crucial no funcionamento dos ecossistemas bentónicos. Porífera, também conhecidos como esponjas, são um filo do reino Animália. São seres multicelulares que apresentam poros em todo o corpo, o que deu origem ao nome ”Porífera”, que significa ”portador de poros” em latim. As esponjas são organismos simples que se fixam em superfícies sólidas em ambientes aquáticos, tanto marinhos quanto de água doce. Possuem um conjunto notável de características entre as quais (1) não têm órgãos verdadeiros ou tecidos diferenciados como músculos ou nervos, ao invés, são compostos por células especializadas que desempenham funções específicas; (2) alimentam-se filtrando partículas suspensas na ´agua, como bactérias e plâncton, puxando a agua através dos seus poros com o auxílio de células flageladas chamadas coanócitos; (3) podem reproduzir-se de maneira sexuada, com a produção¸ de gametas, e assexuada, por brotamento ou fragmentação e (4) possuem um esqueleto interno composto por espículas, que podem ser de sílica ou carbonato de cálcio, e/ou uma substância fibrosa chamada espongina. As suas funções incluem a estabilização, consolidação e regeneração do substrato; o acoplamento bento pelágico, incluindo a reciclagem de nutrientes; e interações com outros organismos, facilitando assim a produção¸ primária e secundária, fornecendo habitat e proteção contra predadores. Dada a importância ecológica dos poríferos como elementos da comunidade bentónica, é essencial investigar a sua resposta a cenários ambientais futuros para o desenvolvimento de estratégias de gestão e conservação.(...)
Description
Keywords
RNA sequencing Chondrilla nucula Porifera Climate change