Marea roja de Alexandrium minutum en Galicia (II)

Esta semana descubrí en un archivador antiguo en nuestro laboratorio, documentos con datos de muestreos del proyecto “Control e Investigación de las mareas rojas” en las rías de Vigo y Pontevedra, a bordo del buque José María Navaz. Los datos son de 1987, 1988 y 1989.

Pues bien, el 24 de julio de 1987 el investigador responsable del IEO de Vigo, Santiago Fraga, anotaba lo siguiente: “mancha marrón de Heterosigma akashiwo, Mesodinium rubrum y Katodinium glaucum en Bouzas (dársena y entrada)”.

Y es que las mareas rojas son un fenómeno natural y habitual en Galicia. Lo extraño es que sean tóxicas y que duren tanto tiempo, como la actual.

Carlos Sobrino pintó este cuadro de una marea roja en la ría de Pontevedra para el trabajo de su hermano Ramón. Eran apuntes tomados del natural. Siempre pensé que era una exageración “artística” pero a la vista de lo que sucede estos días retiro el escepticismo. Fuente: Sobrino (1918).

En Galicia existen registros de mareas rojas desde hace al menos un siglo. No me enrollaré en un tratado histórico, prefiero centrarme en lo que ocurre hoy.

Pero si alguien está interesado en ampliar información y bibliografía sobre este fenómeno en Galicia les dejo un enlace al final de la entrada al artículo que publiqué en 2017 en el Instituto de Estudios Vigueses y en el que destacan nombres como Ramón Sobrino, Ramón Margalef y Santiago Fraga entre otros. También les recomiendo que visiten la web mareasvermellasgalicia.

Para que suceda una marea roja son necesarias condiciones favorables de crecimiento que podríamos resumir en temperatura, luz y nutrientes adecuados. Otro factor esencial es la estabilidad y estratificación superficial de la columna de agua, para evitar la dispersión de las células con las corrientes y mantenerlas en los primeros metros de la superficie. En el momento que falten alguna o varias de las patas de esta silla “el castillo” se hunde de inmediato.

No disponemos de todos los datos para explicar la marea roja de Alexandrium minutum en las rías de Vigo y Pontevedra, pero todo apunta a que esas condiciones favorables se han producido a consecuencia de las elevadas temperaturas desde mediados de junio, vientos débiles y ausencia de nortadas típicas en esta época, que enfrían y aceleran la circulación de las rías (fastidiando a los bañistas de paso).

La relación entre el descenso de las nortadas y el aumento en los días de cierre de explotación de marisco en las rías gallegas ya ha sido descrita por investigadores como Xosé Antón Álvarez Salgado (IIM-CSIC, Vigo: Álvarez-Salgado y col. 2008), tal y como él mismo explica en el documental “Mareas Rojas”.

Sin embargo esa no es toda la historia. Las mareas rojas son apenas la punta del iceberg y antes ha tenido que ocurrir un crecimiento “silencioso” y sostenido a lo largo del tiempo (monitorizado por el INTECMAR en sus recuentos semanales). Para explicar lo que vemos hoy en día seguramente debamos remontarnos algunos meses atrás, tal y como comentaba en la entrada anterior, con una primavera harto lluviosa y un predominio de vientos favorables al afloramiento.

En el Náutico de Vigo. Autor: Manuel E. Garci.

A día de hoy tenemos agua caliente y rica para el baño, pero el peaje quizás sea demasiado caro.

Las manchas marrones de Alexandrium minutum van y vienen con las mareas y el viento, entrando y saliendo de los muelles de Vigo a diario desde hace unas tres semanas.

Las concentraciones en los muelles son más elevadas que en el exterior debido al confinamiento del agua, superando los 100 millones de células por litro !! No obstante a partir de 10 millones ya hemos observado coloración.

Además está el olor del mar, más intenso. Es difícil describirlo pero recuerda al aroma de los cultivos en el laboratorio cuando están muy densos.

Los polígonos de bateas en la ría de Vigo permanecen cerrados en su mayoría por toxinas paralizantes (responsables del síndrome PSP) producidas por este dinoflagelado.

Estado de zonas de explotación de marisco en batea, con los cierres por PSP debidos a A. minutum (en rojo) para las rías de Vigo y Pontevedra. Las zonas en morado están cerradas por DSP (toxinas diarreicas). Fuente: INTECMAR (14 julio 2018).

Y no sólo las bateas de mejillón: también las explotaciones de moluscos infaunales (almejas, navajas, etc).

Unos pocos polígonos están cerrados por toxinas diarreicas (DSP), que exceden los niveles permitidos y son responsables de cierres generalizados en la vecina ría de Pontevedra. También hay toxinas amnésicas (ASP: ácido domoico) así que los problemas en 2018 están servidos después de un 2017 muy tranquilo.

Las condiciones meteorológicas siguen favoreciendo el mantenimiento del bloom, con altas temperaturas en el mar y escasos vientos de componente norte que sólo durante algunos días han soplado tímidamente, pero no lo suficiente para revertir la situación actual.

Valores del índice de afloramiento (promedio diario). En rojo está marcado el inicio (que nos conste) de la observación de mareas rojas en Vigo (28 de junio, Samil). Fuente: indicedeafloramientoieo.es

Las manchas rojizas de A. minutum siguen siendo visibles en los últimos días en varios enclaves del puerto de Vigo e incluso otra vez en el arenal urbano de Samil.

Por cierto: esta especie (y el propio género!) fue descubierta gracias a una marea roja en el puerto de Alejandría (Halim, 1960).

La marea roja de Alexandrium no entraña riesgos para los bañistas como molestias respiratorias, etc. Simplemente cabe alertar de manera general sobre posibles reacciones en la piel en algunas personas sensibles. Nosotros nos hemos bañado en la marea roja durante los muestreos sin ningún tipo de efecto pero no todos somos iguales. Un buen consejo ante cualquier coloración desconocida en el agua es mantener cierta precaución.

Alexandrium minutum. Muestra recogida en el puerto de Vigo el 16 de julio. Imagen de epifluorescencia (200X). Autor: F. Rodríguez

Los dinoflagelados del género Alexandrium se distribuyen globalmente (Anderson y col. 2012) e incluyen varias especies productoras de toxinas (saxitoxinas, GTX’s, responsables del síndrome PSP en moluscos), entre ellas A. minutum.

Estas toxinas son las que pueden entrañar serios riesgos para la salud pública.

Las intoxicaciones por PSP en humanos están ligadas al consumo de marisco, pero sus efectos en el caso de proliferaciones masivas pueden llegar a extenderse al resto de la cadena trófica, afectando a mamíferos marinos, peces y aves.

Por suerte los peces son muy sensibles y mueren antes de acumular dichas toxinas en su carne. No lo digo yo, lo explica la FAO en su informe sobre PSP de 2005 con las siguientes palabras:

Del punto de vista del ser humano, es muy positivo que el arenque, el bacalao, el salmón y otras especies de peces comerciales sean sensibles a las toxinas PSP y que, a diferencia de los mariscos, mueran antes que las concentraciones de toxinas en la carne alcancen grados peligrosos. Sin embargo, algunas toxinas se acumulan en el hígado y en otros órganos del pez y ponen en peligro a otros peces, a mamíferos marinos y aves, que ingieren el pez entero incluyendo las vísceras (FAO, 2005).

En este blog he citado en bastantes ocasiones los efectos de la intoxicación por PSP en humanos y fauna marina, en entradas como Los riesgos del marisco furtivo ; Los indios que cazaban ballenas o Pregúntale al pato.

La marea roja en el puerto de Vigo (17 de julio). Autora: Sonsóles González, desde el buque oceanográfico “Ramón Margalef” (IEO), durante la campaña del proyecto REMEDIOS. Pueden ver un vídeo en este enlace.

En base a lo sucedido en otras zonas del mundo afectadas por proliferaciones tóxicas de Alexandrium no sería de extrañar que observemos algunos efectos negativos sobre la fauna marina. Espero equivocarme y he dudado mucho antes de escribir estas lineas.

Porque levantar alarmas sería innecesario, irresponsable y contraproducente. Pero cualquier hecho extraño relacionado con la fauna marina en las próximas semanas debería ser comunicado e investigado por quien corresponda para esclarecer si existe alguna relación con la marea roja tóxica de A. minutum.

Por ejemplo, en el puerto de Vigo se ha observado un número no alarmante pero sí inusual de mújeles (Mugil cephalus) muertos, tal como nos han comentado pescadores habituales en la zona. Varios de dichos ejemplares han sido recogidos por nuestro grupo del IEO de Vigo para su análisis en el laboratorio.

La marea roja en la dársena del Berbés (Vigo). Autora: Laura Castro.

Incluso saltó a la prensa este fin de semana el aviso de que varias personas habían descubierto una nutria aparentemente moribunda y con síntomas de parálisis. Finalmente desapareció del lugar sin que sepamos que ha sido de ella ni los motivos de su mal aspecto (Faro de Vigo, 14/VII/2018).

Para terminar esta entrada quiero compartir varios vídeos de algo muy especial: la marea roja de Alexandrium minutum desde el agua. Se trata de dos secuencias grabadas en el pantalán del Náutico y en la dársena de Bouzas (Vigo).

En ellas podemos observar la proliferación de Alexandrium minutum concentrada en una lámina superficial de agua (no inferior a 1 metro: la cámara descendió hasta 3 metros aproximadamente).

Pero además hay otra observación muy interesante: bajo la nube turbia de la marea roja vemos el paso de peces como sargos (en Bouzas) y mújeles (en el Náutico), que parecen evitarla nadando entre dos aguas.

No me enrollo más y aquí les dejo los vídeos, espero que los disfruten !

Referencias:

-Alvarez-Salgado X. y col. Renewal time and the impact of harmful algal blooms on the extensive mussel raft culture of the Iberian coastal upwelling system (SW Europe). Harmful Algae 7:849-855 (2008).
-Anderson, D.M. The globally distributed genus Alexandrium: multifaceted roles in marine ecosystems and impacts on human health. Harmful Algae 14:10-35 (2012).
-Biotoxinas Marinas. Estudio FAO: alimentación y nutrición. 278 pp. (2005). Disponible en FAO.
-Halim, Y. Alexandrium minutum, n. gen. n. sp. dinoflagellé provocant des “eaux rouges”. Vie et Milieu 11: 102-105 (1960).
-Rodríguez F. Mareas vermellas en Galicia. Instituto de Estudios Vigueses, Glaucopis 22:313-340 (2017). Disponible en IEV.

Marea roja de Alexandrium minutum en Galicia

[Imagen de Portada: María García Portela (IEO Vigo) muestreando en la marea roja de Samil, 28/VI/2018. Autor: Jorge Hernández]

La marea roja de Samil (28 de junio 2018). Autor: Jorge Hernández

El jueves 28 de junio nos llegó un aviso de Manuel E. Garci informando que el agua en Samil (Vigo) estaba teñida de un color sospechoso, seguramente una marea roja. Las autoridades evaluaban medidas como restringir el baño y necesitaban saber de qué se trataba.

Así que salimos inmediatamente a recoger muestras con un cubo y una manga de red y en 15 minutos nos plantamos allí. El agua era marrón-rojiza, concentrada en una franja ancha paralela a la orilla, entre el restaurante Disanremo hasta casi la desembocadura del río Lagares.

El viento del noroeste parecía acumular el bloom en la orilla. La temperatura del agua: 18.7ºC según la web playas.ieo.es

El aspecto no era el de una marea roja de Noctiluca, anaranjada y aceitosa, donde observas las células a simple vista. Tenía toda la pinta de ser un dinoflagelado fotosintético ¿pero cuál?

Alexandrium tenía muchas papeletas ya que desde hacía varias semanas su presencia había sido detectada cada vez en mayor abundancia por el Instituto Tecnolóxico para o Control do Medio Mariño de Galicia (INTECMAR).

Marea roja en Samil (28 junio 2018). Fotografía facilitada por la Subdirección Xeral de Gardacostas de Galicia – Servizo de busca, salvamento marítimo e loita contra a contaminación.

Antes de identificar al responsable de la marea roja fuimos al centro de emergencias de Samil para informar a varias personas, entre ellas Carlos Vales, Coordinador de los Servicios de Salvamento y Socorrismo en las playas de Vigo.

Después de confirmarle que se trataba de una marea roja y que no había riesgos para la salud pública (aunque no está de más guardar precaución al ser un arenal tan concurrido, para evitar posibles picores en la piel), regresamos al laboratorio para estudiar las muestras.

En la marea roja en la orilla de Samil cuantificamos entre 30-48 millones de células/litro. En otra muestra recogida por la lancha de salvamento a 200 metros de la orilla observamos 10 millones de células/litro.

Alexandrium minutum a 400X, procedente de la muestra de la marea roja de Samil (28 de junio 2018). Autor: F. Rodríguez

Al microscopio óptico confirmamos inmediatamente que se trataba de un dinoflagelado del género Alexandrium, pero faltaba identificar la especie. Los candidatos eran A. minutum (tóxica) y/o A. tamarense (no tóxica).

Mediante microscopía de epifluorescencia, tiñendo sus placas de celulosa mediante calcoflúor, mi colega Rosa Figueroa confirmó que se trataba de Alexandrium minutum, una especie productora de toxinas paralizantes.

Aquí pueden ver un vídeo sobre una imagen en 3D obtenida mediante microscopía confocal (Rosa Figueroa) donde se observan las células teñidas de azul (tinción Hoechst, placas de celulosa) y verde (SYTOX green).

Las muestras de genética que envié al día siguiente, y que secuenció esa misma mañana Sebastián Comesaña en el CACTI-UVIGO (espaciador transcribible interno (ITS) del ADN ribosómico) confirmaron que A. minutum era el responsable de la marea roja.

Tanto insistir en que las mareas rojas en Galicia muy raramente son tóxicas y he aquí una excepción colosal. Sin poder descartar otras especies acompañantes minoritarias, todas las células tenían el aspecto de ser A. minutum, y la muestra natural parecía un cultivo masivo monoespecífico, apenas acompañado de algunos dinoflagelados del género Prorocentrum.

Exterior de la dársena deportiva, puerto de Vigo (4 de julio). Autor: F. Rodríguez

El viernes ya no era visible desde la orilla de Samil. Pero la marea roja se adentraba en la ría de Vigo tal como nos indicó Carlos Vales el sábado con una foto aérea de la tarde del día anterior.

El miércoles 4 de julio por la mañana, paseando por el muelle del Náutico de Vigo, descubrí la marea roja en la dársena deportiva, frente a la calle Montero Ríos, entre el monumento a Jules Verne y la nave de El Tinglado del Puerto. Una persona que pasaba por allí nos comentó que hacía ya 3 días que eran visibles las manchas en el puerto.

El color parecía más intenso en el exterior del muelle, pero luego se fue concentrando más en el interior, avanzando entre las embarcaciones de recreo.

Dentro de la dársena deportiva (4 de julio). Autor: F. Rodríguez

Las muestras que recogimos aquel día y que contó María García mostraron 20 y 113-121 millones de células por litro en el exterior y el interior del muelle, respectivamente.

En los días posteriores otros colegas como Manuel E. Garci y Álvaro Roura (IIM-CSIC), y Xulio Valeiras (IEO Vigo) me avisarion que la marea roja estaba tanto en el Náutico como en otras zonas del Puerto de Vigo, pero también en A Lagoa (Teis, ría de Vigo), Aldán y Bueu en la ría de Pontevedra.

Asimismo, desde el INTECMAR, Silvia Calvo nos comentó que se había registrado también una marea roja de Alexandrium en las rías Altas (Camariñas).

Aquí tienen otro vídeo, esta vez de una muestra recogida en el muelle de la dársena deportiva el 9 de julio.

La marea roja en Vilariño (Aldán, ría de Pontevedra, 7 de julio). Autor: Manuel E. Garci.

A día de hoy, 9 de julio de 2018, la marea roja de Alexandrium minutum sigue siendo visible en el puerto de Vigo. Sus toxinas, junto a las diarreicas producidas por el género Dinophysis, son responsables de los cierres actuales decretados por el INTECMAR en los cultivos de marisco en las Rías Baixas.

¿Qué sabemos de Alexandrium minutum en Galicia?

Pues que dicha especie, junto a Gymnodinium catenatum, es la responsable habitual de episodios de PSP (por toxinas paralizantes) en las costas gallegas. Es decir, no se trata de una especie invasora ni nada nuevo, aunque su proliferación actual resulta excepcional por su extensión geográfica y duración.

Su aparición y desarrollo en estas últimas semanas merece un estudio en profundidad de los factores ambientales que han podido contribuir a este episodio de marea roja. Con anterioridad, que yo sepa, la única marea roja de Alexandrium minutum registrada en Galicia se registró en primavera de 1984 en la ría de Ares-Betanzos (Blanco y col. 1985).

Indice de afloramiento (UI: upwelling index). Los valores positivos indican condiciones favorables de afloramiento. Fuente: indicedeafloramiento.ieo.es

Entre nuestro departamento del centro oceanográfico de Vigo (IEO), el Centro de Investigaciones Marinas (Xunta de Galicia, Vilaxoán) y el INTECMAR, se encuentran la mayoría de expertos que conozco en Galicia sobre este género de dinoflagelados.

Su trabajo en las últimas cuatro décadas y numerosas publicaciones científicas en colaboración con otros colegas nacionales e internacionales han contribuido a identificar las especies presentes en nuestras costas, así como su ecología, ciclos de vida y dinámica en el medio natural.

De entre todos ellos citaré uno de dichos estudios, publicado en 2010 por Bravo y col., en el que se describen las dinámicas de proliferación y ciclo de vida de Alexandrium minutum.

Estos autores concluyen que sus proliferaciones ocurren en zonas costeras protegidas en primavera y verano durante la época de afloramiento, asociadas a estabilidad y estratificación en la columna de agua.

Temperaturas en Vigo. Fuente: Accuweather

Dichas zonas protegidas son los estuarios de Baiona (ría de Vigo) y de la ría de Ares.

Este año hemos tenido una primavera muy lluviosa y desde mediados de abril las condiciones de viento han sido favorables al afloramiento.

En la segunda mitad de junio las temperaturas máximas han subido en Vigo por encima de lo normal, superando hasta en 9ºC la máxima promedio de esta época del año.

La temperatura del agua también es elevada, alcanzando hoy, 9 de julio, los 20,7 ºC en la playa de Samil. Estos y otros motivos podrían contribuir a explicar la explosión de A. minutum en las dos últimas semanas.

Quistes de resistencia (A, F) y de tipo “pellicle” (B,C,D,E) de Alexandrium minutum en la ensenada de Baiona. Fuente: Bravo y col. (2010).

A lo largo del desarrollo de las proliferaciones de A. minutum, las células vegetativas “normales” aparecen acompañadas de quistes con una pared simple (“pellicle cyst”) en contraste a los quistes de resistencia con doble pared.

Los primeros pueden germinar rápido (entre 1-17 días) mientras que los segundos tienen un período de reposo de 45 días.

Se cree que esos quistes rápidos de tipo “pellicle” podrían jugar un papel importante para mantener la población en una zona protegida como la ensenada de Baiona, evitando así la dispersión debida a la dinámica de las rías.

Muestreos del proyecto REMEDIOS (1 de julio 2018). En la imagen “la escalera”, un equipo que permite coger muestras de agua cada 20 cm en un espesor de 3 m. Fuente: Facebook REMEDIOS.

Estas y otras cuestiones serán objeto de estudio gracias a este evento masivo registrado en la ría de Vigo, casi enfrente de nuestro propio laboratorio!

Además, durante estos días, se está llevando a cabo una campaña oceanográfica del proyecto REMEDIOS a bordo del B/O Ramón Margalef.

En dicho muestreo participan investigadores de la Universidade de Vigo, IEO, CSIC e IFREMER, que también aprovecharán la oportunidad de estudiar la proliferación de A. minutum en las rías de Vigo y Pontevedra. El objetivo inicial de la campaña eran Dinophysis y Pseudo-nitzschia, pero entre tanto les ha surgido este asunto inesperado!

Para terminar, un vídeo realizado por Manuel E. Garci (Bioimaxe) sobre la marea roja de Samil, y un deseo: que mareas rojas tóxicas como esta no se conviertan en habituales a partir de ahora…

Agradecimientos: A todos los que habéis compartido imágenes e información para esta entrada, empezando por Carlos Vales, la Subdirección Xeral de Gardacostas de Galicia, Bioimaxe, Manuel E. Garci, Xulio Valeiras, Álvaro Roura y mis colegas del IEO de Vigo, Rosa Figueroa, María García y Jorge Hernández.

 

Referencias:

-Blanco J. y col. The first toxic bloom of Gonyaulax tamarensis detected in Spain (1984). En: Anderson, D.M., White, A.W., Baden, D.G. (Eds.). Toxic dinoflagellates. Proceedings of the Third International Conference on Toxic Dinoflagellates, St. Andrews, New Brunswick, Canada, June 8-12, 1985, p. 561 (1985).
-Bravo I. y col. The intricacies of dinoflagellate pellicle cysts: The example of Alexandrium minutum cysts from a bloom-recurrent area (Bay of Baiona, NW Spain). Deep-Sea Research II 57: 166–174 (2010).
-Bravo I. y col. Bloom dynamics and life cycle strategies of two toxic dinoflagellates in a coastal upwelling system (NW Iberian Peninsula). Deep-Sea Research II 57: 222–234 (2010).

 

 

 

 

Un estanque verde en Castrelos

¿Nos vemos en O Cafeciño de Eloy? Si os interesa Verne no os la perdáis.

Hoy tampoco retomo la saga de Verne: me ofrecieron repetir la charla el próximo 5 de julio en “O Cafeciño de Eloy” en Ramallosa (Nigrán) y prefiero mantener algunos secretos hasta ese día.

En su lugar les contaré un hecho curioso o “vivécdota” como diría Andreu Buenafuente. El 29 de mayo por la mañana llamaron desde parques y jardines del Ayuntamiento de Vigo a mi colega José Luis Garrido (IIM-CSIC). Por lo visto había un bloom de microalgas en un estanque del parque de Castrelos.

A media tarde, mientras mi gato se desperezaba de la siesta, recordé el asunto del bloom. ¿Pero en qué estaba pensando? Cogí una mochila con la cámara de fotos, una botellita de agua mineral y salí rumbo a Castrelos.

Este pillín, residente del estanque grande de Castrelos, se acercó a la cámara pero su interés era otro. Autor: F. Rodríguez

Vigo es famoso por sus cuestas y el parque de Castrelos no es una excepción: parte de sus 24 hectáreas discurren en ligera pendiente desde el Pazo-Museo Quiñones de León hasta la ribera del Lagares.

Es el mayor parque de la ciudad y en su zona inferior hay un estanque dominado por una fuente y sobre todo muchos patos. Supuse que allí se encontraría el bloom, pero no había ni rastro de él.

Así que remonté la pendiente con la vista puesta en las paredes de piedra que delimitan los terrenos del Pazo.

Es una visita obligada en Vigo y el Ayuntamiento de la ciudad ofrecerá en sus jardines la recepción de bienvenida a los participantes del IV Simposio Internacional de Ciencias del Mar (ISMS) el próximo miércoles 20 (“Medio millar de científicos marinos de 14 países se reúnen en Vigo”. Faro de Vigo, 16-VI-2018)

El Pazo Quiñones de León y sus jardines. Autor: F. Rodríguez

Durante el ISMS 2018 se celebrarán otros congresos relacionados con la investigación marina: EOF, ISC, SIQUIMAR y REDIBAL.

Congresos del ISMS 2018. Fuente: Facebook ISMS 

En este último, la Reunión Ibérica de Fitoplancton Tóxico, participamos como comité organizador varios investigadores del IEO de Vigo. Estos congresos no son abiertos al público y solo podrán acceder al Palacio de Congresos Mar de Vigo las personas registradas en el ISMS.

Sin embargo, de forma gratuita y abierta al público se celebrarán una mesa debate sobre “A muller e as Ciencias do Mar” (21 de junio, 19:00-20:00, promovida por DIVULGACCION), y el Workshop Cíes (22 de junio por la mañana) con motivo de la propuesta de la candidatura de las islas Cíes como Patrimonio Mundial UNESCO. La agenda completa está disponible en la web ISMS 2018.

Volvamos al Pazo

Estanque en el jardín inglés, con el bloom verde (29 de mayo 2018). Autor: F. Rodríguez

Una verja metálica permite acceder al edificio y sus jardines, dispuestos en varias terrazas horizontales. La inferior se conoce como el jardín inglés y allí se encuentra el estanque que buscaba.

¿Estaría allí el bloom? Sí, una espuma verde cubría más de la mitad de la superficie!

Recogí una muestra de agua con la botella y al día siguiente en el laboratorio tomé varias imágenes al microscopio y los siguientes vídeos a 100 y 400 aumentos respectivamente.

Las clorofíceas del estanque de Castrelos a 400X. Autor: F. Rodríguez

En los vídeos se observan tres tipos de células: cocoides inmóviles, ovoides móviles que recuerdan a Chlamydomonas, y colonias que deben pertenecer a otro/s género/s de clorofíceas de agua dulce dado que Chlamydomonas no forma colonias.

El 30 de mayo, mientras tomaba estas imágenes, me llamó Dolores Bernárdez (directora del Laboratorio Municipal), para comentarme la historia del bloom. Le envié las fotos y vídeos que acaban de ver y le comuniqué que no se trataba de una proliferación tóxica sino de algas verdes.

Si alguno de ustedes es experto en microalgas de agua dulce le agradecería que enviase sus comentarios sobre las imágenes y vídeos del bloom. En nuestro caso, para identificar las especies formadoras del bloom, recogí muestras para análisis de pigmentos fotosintéticos y marcadores genéticos.

Análisis de pigmentos mediante HPLC del alga verde de Castrelos. Autor: JL Garrido (IIM-CSIC).

¿Y cuáles fueron los resultados?

Las secuencias de marcadores genéticos no las conseguí, pero sí los pigmentos. En concreto José Luis Garrido, que los analizó días después en el IIM-CSIC y me envió el siguiente cromatograma con un perfil típico de algas verdes (clorofíceas).

Con estos resultados no es posible dar el nombre de ninguna de las especies implicadas, solamente que se trataba de algas verdes.

Estos organismos de agua dulce no producen toxinas, a diferencia de las cianobacterias, así que no hay motivos serios de preocupación por su proliferación.

Zoom de las clorofíceas del estanque, sobre una imagen a 400X, donde se aprecian células individuales y coloniales. Autor: F. Rodríguez

Si la frecuencia de los blooms es cada vez mayor puede que el estanque esté eutrofizándose (exceso de nutrientes) y habría que tomar medidas para devolverlo a un estado de equilibrio.

Esas medidas pasan por reducir los niveles de nutrientes en el estanque, que se acumulan y reciclan en el agua y en el fondo, disparando el crecimiento de las algas en condiciones favorables de luz y temperatura.

Una forma de luchar contra estos blooms es favorecer la renovación del agua en el estanque y recuperar el equilibrio del ecosistema acuático introduciendo, por ejemplo, plantas que compitan con las algas por los nutrientes y la luz…como los nenúfares.

Nenúfar y ranita de Castrelos. Autor: F. Rodríguez

 

El alga de la muerte de Hana

Imagen de portada: Mokoliʻi [Chinaman’s Hat, bahía Kāneʻohe. Autor: F. Rodríguez]

Hoy abriré un paréntesis en la saga dedicada a Verne, porque Hawaiʻi lo vale.

Instituto de Biología Marina de Hawaiʻi (HIMB). Fuente: himb.hawaii.edu

El Instituto de Biología Marina de Hawaiʻi (HIMB) tiene el privilegio de ser el único laboratorio del mundo en un arrecife de coral: la isla Coconut, en la bahía Kāneʻohe (Oahu).

Parece más un paraíso que un lugar de trabajo y su localización tiene mucho que ver con eso…

Fue un magnate del petróleo (Edwin W. Pauley), quien compró en 1947 la isla-arrecife para su disfrute privado y financió en 1951 la creación del Hawaiʻi Marine Laboratory (HML), germen del actual HIMB.

En 1993 la familia Pauley aportó nuevos fondos para comprar los terrenos privados que quedaban y ampliar las instalaciones.

Estuve en Oahu en 2011, y también en la bahía Kāneʻohe, gracias a una campaña oceanográfica del proyecto Malaspina, pero desconocía completamente la historia que les voy a contar y en la que el laboratorio de Coconut fue protagonista a su pesar.

La palitoxina es uno de los venenos más potentes que se conocen y debe su nombre al invertebrado marino del cual se aisló: Palythoa toxica.

Palithoa sp. Autor: Jay Torborg. Fuente: jaytorborg.com

Palythoa es un género de corales blandos (Filo: Cnidaria, Clase: Anthozoa) que incluye a otras especies productoras de palitoxina.

Dicha toxina (y análogos como las ostreocinas, ovatoxinas y mascarenotoxinas) la producen también varias especies de dinoflagelados del género Ostreopsis como O. cf. ovata, O. cf. siamensis, O. fattorussoi y O. mascarenensis.

Estos dinoflagelados han sido relacionados con intoxicaciones y muertes en humanos por consumo de pescado y crustáceos. Los síntomas del clupeotoxismo (intoxicación por consumo de pescado contaminado con palitoxina) son similares a los de la ciguatera, aunque su mortalidad es mucho más elevada.

El descubrimiento de la palitoxina tiene mucho de leyenda, leyendas hawaiianas para ser más exactos!

He encontrado varias versiones antiguas y modernas que recogió mi colega Pilar Riobó en su tesis doctoral (2008), pero me ceñiré a una fuente anterior: “Native use of marine invertebrates in old Hawaii” (Titcomb, 1978). Según esta autora, un escrito de 1838 afirmaba que en una charca marina en el distrito de Hana crecía un musgo venenoso. Se decía que los nativos solían frotar con él la punta de sus lanzas para volverlas letales y que aquel musgo rojizo se encontraba solamente en dicho lugar.

Titcomb añade que una leyenda hawaiiana explicaba como “un despiadado hombre-tiburón fue asesinado y las cenizas de su cuerpo arrojadas a una charca. Luego, aquellas cenizas se transformaron en el musgo venenoso.

Los nativos la llamaban limu-make-o-Hana (“alga de la muerte de Hana“). Años después, en 1877, la sugerente historia de las lanzas fue desacreditada en una carta a un periódico local, a la vez que informaba sobre el veneno y el organismo responsable:

Permítame decirle algo sobre el alga tóxica de Muolea en Hana, al este de Maui. Antiguamente no crecía como ahora y los nativos que vivían cerca de las charcas marinas no sabían que era venenosa. Unos niños fueron a las pozas a capturar peces ouha y aquellos que los probaron se marearon y desmayaron. Revivieron cuando les administraron medicinas.

Philip Helfrich (Universidad de Hawaiʻi, izquierda) y Hank Banner (director del HML) en 1961. Fuente: UH and the sea (Capítulo 3)

Después de aquello, un hombre de Honaunauin Kona (Hawaii) descubrió el asunto. En la época que los cerdos comen patatas dulces cosechó el alga y frotó patatas con ella. Se las ofreció a los cerdos y todos murieron.
Cuando unos perros se acercaron a lamer el vómito de los cerdos también murieron […] en cuanto la tocas se encoge y afloja como una planta delicada.
No es como el resto de algas, se parece a las ventosas de los pulpos […] los peces que nadan a su alrededor no sufren daño pero si te los comes morirás […] por esa razón nadie que no tenga permiso puede ir allí…” [Muolea, Hana, 11 agosto 1877, Abraham Kauhi]

Inspirados por estos documentos del siglo XIX, zoólogos de la Universidad de Hawaiʻi y del HML (isla Coconut), con Philip Helfrich a la cabeza, localizaron el 30 de diciembre de 1961 una poza en la que se encontraba un organismo que podía corresponder con aquellos relatos. Los nativos les avisaron de que el lugar era “kapu” (tabú), un área prohibida según las antiguas leyes hawaiianas y que se arriesgaban a sufrir un castigo al entrar en ella.

Así era el laboratorio del HML en la isla Coconut, en 1959. Su estructura era de madera reutilizada de viejas construcciones militares. Fuente: UH and the sea (Capítulo 3)

Y casualmente, casi al mismo tiempo que se encontraban allí, un incendio arrasó el laboratorio del HML provocando la pérdida de equipos y datos: años de trabajo reducidos a cenizas.

No hubo heridos ni muertos pero científicamente fue una catástrofe. Sobre el mismo lugar se levantó un nuevo laboratorio inaugurado en 1965 con el acrónimo actual: HIMB.

Pero la historia no termina aquí. Se ve que Helfrich y sus colegas no eran en absoluto supersticiosos y al día siguiente del incendio, 31 de diciembre, volvieron a la poza para recoger más especímenes.

Y ese día experimentaron en sus propias carnes las pruebas de su toxicidad…

Palythoa toxica. Autor: William J. Cooke. Fuente: Titcomb (1978)

Mientras muestreaban uno de ellos entró en contacto con las secreciones mucosas de Palythoa a través de arañazos en las manos sufriendo náuseas, mareos, dolor de cabeza y una hinchazón en pies y manos que le duró una semana!

Aquel muestreo y otros posteriores demostraron que no se trataba de un alga sino del cnidario Palythoa toxica (Walsh & Bowers, 1971).

También en 1971 se publicó la identificación de la palitoxina (Moore & Scheuer), cerrando así el círculo en torno a las leyendas y relatos que llevaron a investigadores como Helfrich a tirar del hilo hasta descubrir la verdadera naturaleza del asunto.

En esto consiste a menudo la ciencia: indagar en la razón profunda de las cosas por mágica e incomprensible que nos parezca la realidad.

Al mismo tiempo –si es cierto todo lo que escribió Titcomb en 1978-, interpreto lo siguiente: que el lugar donde crecía Palythoa estuviese prohibido por las leyes tradicionales pudo ser una forma de controlar el acceso al veneno, demostrando que sí se conocía desde antiguo y que quizás las leyendas e historias de lanzas venenosas no eran solo fantasías…

Referencias:

-Karl D.M. UH and the sea. The emergence of marine expedicionary research and oceanography as a field of study at the University of Hawaii at Manoa. Enlace web
-Moore R.E., Scheuer P.J. Palytoxin: A new marine toxin from a coelenterate. Science 172:495-8 (1971).
-Parsons M.L. y col. Gambierdiscus and Ostreopsis: Reassessment of the state of knowledge of their taxonomy, geography, ecophysiology, and toxicology. Harmful Algae 14:107-129.
-Riobó P. Palitoxinas, ensayos biológicos y métodos químicos para su determinación en organismos marinos. Tesis doctoral, Universidade de Vigo, 237 pp. (2008).
-Titcomb M. Native use of marine invertebrates in old Hawaii. Pacific Science 32:325-386 (1978).
-Walsh, G.E., Bowers, R.L. A review of Hawaiian zoanthids with descriptions of three new species. Zool. J. Linn. Soc. 50:161-80 (1971)

Un mar de Verne #2: Segunda Patria

Imagen de portada [GK Hart/Vikki Hart/Getty Images]

Jules Verne publicó “Segunda Patria” (1900) como continuación de “El Robinson Suizo” (Johann D. Wyss, 1812).

Ilustración de George Roux (Colección Hetzel) para Segunda Patria. Fuente: http://jv.gilead.org.il

En el prefacio confiesa que novelas como esa y “Robinson Crusoe” (Daniel DeFoe, 1719) le marcaron el gusto por el género de aventuras y tuvieron parte de culpa en su dedicación como escritor a la saga de Los Viajes Extraordinarios (“Segunda Patria” hace el nº47 de la serie).

Verne comienza la narración cuando la familia Zermatt lleva 12 años en una isla perdida en el Índico a la que llaman “Nueva Suiza”.

Es una isla muy loca!! con una biodiversidad que ya quisieran muchos zoológicos: antílopes, tigres, hipopótamos, chimpancés, avestruces, etc…y en sus aguas también hay de todo, desde lobos marinos hasta Nautilus!

Los Zermatt son un matrimonio suizo con cuatro hijos varones. Estos Robinsones transforman la isla en un paraíso, con tierras cultivadas, granjas y varias residencias entre las que se reparten durante el año. Luego se une a ellos una joven inglesa que vivía en un islote (“La Roca Humeante”), a la que rescata uno de los hijos tras descubrir su mensaje de socorro en la pata de un albatros.

Finalmente se suma otra familia, los Wolston (con dos hijas), que viajaban en un barco desde Australia atraído hacia la isla por los cañonazos que lanzaban los Zermatt desde el islote del Tiburón.

Bueno, vamos a las algas. El primer asunto tiene que ver con este simpático roedor…

Fuente: rabbits.life

En el islote de la Ballena pululan cientos de conejos y los Zermatt descubren que comen tanto plantas terrestres como algas -entre otras, Fucus saccharinus (=Saccharina latissima)-

¿Esto es posible, los conejos comen algas? Para interesados en el “mundo conejil” existen webs como Online rabbit care. Y en ella se preguntan lo mismo: Can Rabbits Eat Seaweed?

Aquí tienen su respuesta: “En absoluto, desafortunadamente no pueden. Las algas tienen mucho sodio y los conejos no pueden ingerirlo en gran cantidad. Podrían mordisquearlas pero comerlas dañaría sus riñones.” [trad.]

Sin embargo, quise profundizar en este asunto. Mi olfato científico me decía que los conejos podían estar ocultando algo más. Y en Youtube les pillé con las patas en las algas…

Sobre una playa en las Islas Shetland (Mar del Norte) este conejito se pone hasta las orejas de algas pardas (Fucus secos?). Así que la escena que describe Verne podría ser real: quizás él mismo la vio o se la comentaron. El hecho es que los conejos no parecen hacerle ascos a las algas [NOTA: entre el público que asistió a la charla el 9 de mayo alguien comentó haber visto vacas comiendo algas en una playa de Andalucía…sorpresas te da la vida.]

El segundo asunto comienza con un grupo de náufragos que llega a la isla. Uno de los personajes, un capitán irlandés, camina por la playa y descubre laminarias y fucos filiformes con racimos que reventaban al ser pisados. Y comenta a sus compañeros:

“Cuando no hay otra cosa, esto se come. En mi país, en los puertos de Irlanda, se hace compota con ellos.”

The Medical and Physical Journal (vol XX, 1808). Fuente: Google Books.

Y dice bien. Encontré una publicación de medicina (impresa en 1808 en Londres), “The Medical and Physical Journal”, en la que se habla de los usos culinarios y medicinales de las algas.

Entre otras cita Fucus palmata (hoy Palmaria palmata), por la que se deleitan en Escocia e Irlanda, donde la comen seca o hervida. Y precisamente seca es como la vendían en las calles de ciudades costeras irlandesas como Dublín y Cork. Además, añade que en Irlanda del Norte los pobres la consumían hervida.

También menciona otra especie, Fucus esculentus (=Alaria esculenta), que comían en Irlanda del Norte aunque también se la daban al ganado.

Así pues, Verne reflejaba simplemente la costumbre de comer algas en Irlanda y que llega hasta hoy, con cultivos marinos y empresas como Irish Seaweeds que comercializa cápsulas de KELP (Laminaria y Fucus vesiculosus) como complemento nutricional por su alto contenido en yodo.

El tercer y último asunto son las velas con algas:

Quedaba la cuestión de alumbrar el interior de la gruta cuando el tiempo impidiera trabajar fuera. […] se ocuparon en fabricar gran número de gruesas velas con la grasa de los lobos de mar que frecuentaban la ensenada, y la captura de los cuales no ofrecía dificultad […] fundiendo dicha grasa, obtuvo una especie de aceite, que, al enfriarse, se congelaba, y por no disponer del algodón que monsieur Zermatt recolectaba, se contentó con la fibra de las laminarias marinas, disponiéndolas a manera de mechas.

Laminaria ochroleuca y yo en la playa de Laxe (A Coruña, abril 2018). Autor: F. Rodríguez.

Toma castaña! después de leer este párrafo olvidé para siempre a los conejos. Ahora tenía que fabricar velas como en la novela para comprobar si era verdad o fantasía que pudieran usarse laminarias.

Así que durante varios fines de semana a comienzos de primavera me dediqué a recoger laminarias en la playa. El estipe de especies como Laminaria ochroleuca parece ya de por sí una mecha, aunque obviamente está húmedo y hay que secarlo bien.

Pero las algas secas son quebradizas y antes de nada hay que cortarlas en láminas finas y entrelazarlas (sujetas con un hilo por ejemplo) como las fibras de una mecha normal. Así dispuestas las coloqué en una estufa a 40ºC durante 24 horas. Bien, ya tenía las mechas de laminaria, ahora me quedaba la grasa.

Así es la manteca de cerdo (“pingo”) que usé para fabricar las velas. Autor: F. Rodríguez

En Galicia, a falta de lobos marinos (que tampoco es plan) lo más parecido y fácil de conseguir es grasa de cerdo. En concreto manteca (“pingo” en gallego). Con ella conseguí el combustible de la vela.

Sólo me quedaba fabricar la vela fundiendo el “pingo” al baño maría, y luego introduje una mecha de algodón y otra a base de laminarias.

Les diré que la vela de algodón prendió una llama sostenida (eso sí, con un ligero tufillo!), pero por más que lo intenté no conseguí hacer lo mismo con la mecha de laminarias.

Observé que las laminarias se queman muy pronto y se calcinan sin dar tiempo a que una débil llama inicial se mantenga. Por mucho que empapes la mecha en manteca la composición química de las fibras terrestres y marinas no tiene nada que ver.

Así que no pude replicar lo que describe Verne. Es más! creo que es imposible hacer velas con laminarias. Pero existe otra posibilidad: que sea un torpe en comparación a Monsieur Zermatt, así que si alguno de ustedes consigue fabricarlas no duden en avisarme!

Referencias:

-The Medical and Physical Journal. Bradley T. & Adams J. Vol XX, nº 113. 570 pp. (1808).
-Verne J. Segunda Patria, 302 pp. (1900). Lectulandia.

 

 

 

 

 

 

Un mar de Verne: El Chancellor

[Imagen de portada: Sailors for the Sea]

El 9 de mayo participé con la charla “Un mar de colores para el Nautilus” en el ciclo Un mar de Verne, organizado por la Sociedad Hispánica Jules Verne y el Campus do Mar. Era la última de las 4 charlas por parte de personal investigador del CSIC, Universidad de Vigo e IEO en el bar musical La Pecera, de Vigo. Ni qué decir que la preparé encantado, cuando las cosas se hacen a gusto y con fitopasión todo es más fácil !

En las próximas 4 entradas podrán leer toda la historia, un homenaje a Verne como no podía ser menos para cerrar el ciclo. Lo que no podré será recrear la atmósfera del bar ni el calor del público que acudió a la cita, gracias al cual mereció la pena todo el esfuerzo y la ilusión que puse en ella. Comenzamos…

Jules Verne (1828-1905). Fuente: The Hustle

Jules Verne escribió 64 novelas, la mayoría de ellas (54) pertenecen a la saga de “Los Viajes Extraordinarios”.

El mar formaba parte muy importante de su trabajo y de su vida. El propio Verne poseyó tres barcos a cada cual más grande con los que navegó por el Atlántico y el Mediterráneo.

Recordemos además que en vida de Verne el mundo no se conocía en su totalidad: ni el continente africano, ni la Antártida ni muchas regiones del océano habían sido exploradas. Así que había mucho margen para la imaginación y los relatos fantásticos en alguien apasionado por la naturaleza y la ciencia como era él.

En la mayoría de sus relatos aparece el mar y en varios es protagonista o un elemento muy destacado de la trama. Y se preguntarán ustedes: ¿Verne escribía sobre algas? rotundamente sí. No soy ningún experto en su obra pero después de peinar unas cuantas novelas me quedé con cuatro que combinan mucha ciencia, imaginación e historias curiosas.

En mi casa, cuando era niño, había una colección de libros de bolsillo, entre ellos algunos de Verne. Que yo recuerde además de 20.000 leguas había otros títulos muy conocidos como “La isla misteriosa” o “Viaje al centro de la Tierra”. Esos son los libros de Verne que recuerdo haber leído. Y para preparar esta historia, además de releer los dos primeros me zambullí en otras dos novelas: “El Chancellor” y “Segunda Patria”.

Les confesaré que igual que me sucedió de niño, he vuelto a aprender e interesarme por fenómenos de la naturaleza gracias a Verne que compartiré con ustedes. Ya está bien de rollo! abramos la primera novela.

El Chancellor es un velero mercante que transporta algodón y pasajeros. Sale de Charleston (Carolina del Sur) el 27 septiembre de 1869 con rumbo a Reino Unido. Los buques a vapor ya copaban las rutas transoceánicas pero todavía coexistían con los de vela.

Días después se declara un incendio en la bodega que termina por hacerse incontrolable. El Chancellor encalla en un islote (“La Roca del Jamón”) y allí termina por naufragar. Los supervivientes construyen una balsa dotada de mástil y vela con la que continúan su aventuras. Derivan hacia el sur y tocan tierra en la costa de Brasil cuatro meses después, el 27 de enero de 1870.

Sobreviven 11 pasajeros (uno de ellos el Sr. Kazallon, que consigna todo en un diario) de los 32 que habían embarcado. Pues bien, les contaré tres historias de este libro. La primera de ellas la descubrí leyendo estas palabras:

“El Chancellor entra de lleno en el mar de los Sargazos. Este mar, cerrado por la tibia corriente del Gulf-Stream, es una vasta extensión de agua cubierta de algas a las que se da el nombre de sargazos, y donde las carabelas de Colón no navegaron sin trabajo, cuando por primera vez atravesaron el océano…”

El Mar de los Sargazos y las migraciones de las anguilas. Fuente: New Scientist.

Verne comenta luego que la roda del velero corta como un arado la pradera de algas y que éstas se enredan como lianas en su arboladura. Obviamente es una exageración, pero se apoya en la existencia real del Mar de los Sargazos, el único del mundo que no está definido por ninguna línea de costa sino por corrientes oceánicas. Un mar dentro del océano.

Situado en el giro del Atlántico Norte Subtropical, la corriente cálida del Golfo marca su extremo oeste, el norte la del Atlántico Norte, el este la corriente de Canarias y el sur la corriente ecuatorial Noratlántica.

Sus límites cambian en función de dichas corrientes pero suele coincidir con el centro de altas presiones entre Azores y Bermudas. La única tierra en él es justamente el archipiélago de Las Bermudas, vértice del legendario triángulo con el mismo nombre.

El mar de los Sargazos ofrece un hábitat único para muchas especies marinas que se reproducen, protegen y alimentan entre la cobertura de algas. Las anguilas (americanas y europeas) se cree que regresan a él para desovar, incluso desde el Mediterráneo. Pero no solo es importante para las anguilas.

Varias especies de tortugas desarrollan sus crías en él, girando en el sentido horario en un inmenso tiovivo de sargazos junto a crustáceos, peces (incluyendo caballitos de mar) e invertebrados.

Atunes y aves marinas también consiguen su alimento en este ecosistema tan peculiar, conocido en inglés como “The golden floating rainforest“.

Está constituido por 2 especies: Sargassum natans y S. fluitans, que probablemente proceden del Caribe aunque son holopelágicas, es decir, se han adaptado a vivir en la superficie del mar <<sin necesidad de un sustrato para completar su ciclo de vida>>. Ambas se reproducen de forma asexual por fragmentación.

El Mar de los Sargazos. Autor: University of Southern Mississipi Gulf Coast Research Laboratory. Fuente: NOAA.

La cobertura de algas es irregular: pueden extenderse a lo largo de kilómetros pero suelen formar concentraciones dispersas que nunca han debido estorbar a ningún barco. El mar de los Sargazos es oligotrófico, de un profundo color azul y con visibilidad hasta los 60 metros de profundidad.

Las aguas de los Sargazos reciben pocas lluvias y son cálidas en comparación al exterior debido al aislamiento por las corrientes que lo circundan.

Conocido refugio de piratas, es célebre por sus calmas chichas asociadas con el anticiclón subtropical. Está localizado a 30ºN, en lo que se llaman las “Latitudes del Caballo”, con vientos variables y débiles. Dicho nombre procede de los relatos de navegantes españoles que atrapados en él durante semanas, para ahorrar agua, se deshacían de algunos caballos matándolos y arrojándolos por la borda.

El poema Horse Latitudes de Jim Morrison publicado en “Strange Days” (1967) por The Doors, narra esto tan truculento que les acabo de contar. La propia canción en sí es muy desasosegante.

El investigador Mike Murphy con un kelp de azúcar. Autor: David Csepp (NOAA/NMFS/AKFSC/Auke Bay Lab). NOAA Photo Library. Fuente: Wikimedia commons.

La siguiente historia ya ocurre en la balsa. Mientras derivan hacia el sur en su aventura desesperada el Sr. Kazallon descubre algas flotando:

“Son laminares sacarinos, que contienen un principio azucarado. Aconsejo a mis compañeros que mastiquen los tallos. Así lo hacen y consiguen refrescar sensiblemente la garganta y los labios.”

Este alga parda es comestible y tiene un sabor dulce porque posee altos niveles de manitol. Por algo se le conoce como el Kelp de azúcar. Tiene tanto que al secarse se forman cristales blancos de azúcar en su superficie!

El nombre científico de dicha especie es Saccharina latissima (antes Laminaria saccharina). Así que la escena que describe Verne sería posible: hay cosas más ricas pero te la puedes comer cruda, sobre todo en la situación de los náufragos.

El único “pero” a esta escena sería espacial: dichas algas solo se encuentran en aguas frías en el Atlántico y Pacífico Norte. Difícil, por no decir imposible, toparse con ellas en latitudes cálidas.

La tercera y última historia de hoy pertenece al desenlace de la novela. Desesperados, antes de morir de sed y hambre, deciden sortear a quien se comen. El asunto es peliagudo: termina montándose una trifulca fenomenal en la balsa y el Sr. Kazallon cae al agua. Braceando para no hundirse descubre que el agua es dulce y se puede beber. Pero están en medio del Atlántico sin tierra a la vista ¿cuál es la explicación?

Modelo matemático de la salinidad superficial del Atlántico frente a la costa norte del Brasil, con el efecto de la pluma de agua dulce del Amazonas. Fuente: Fig. 2 (Coles y col. 2013).

Tal cantidad de agua dulce sólo puede provenir de un río: del más caudaloso del mundo. Cuando atraviesas la pluma de agua dulce del Amazonas puedes encontrar agua dulce a decenas de kilómetros de la costa.

El Amazonas aporta el 20% del agua dulce de todos los ríos del planeta, el mismo volumen que los siguientes 8 grandes ríos: El Congo, Ganges-Brahmaputra-Meghna, Orinoco, Yangzi, Río Negro, Río de la Plata…

En el mapa de salinidades de la derecha pueden ver una mancha azul en su desembocadura que indica salinidades iguales o menores a 4: eso es agua dulce.

Dependiendo de la altura de la línea de tierra esta es visible desde 5 a 35 km de distancia. Así que sería perfectamente posible la escena que describe la novela: la extensión de esa mancha azul de agua dulce supera, con creces, los 35 km. El mapa es la salida de un modelo matemático pero su validación in situ (Coles y col. 2013) demostró que se quedaba incluso corto para la extensión de la pluma del Amazonas.

Y sabemos que los náufragos llegan a tierra justo en la desembocadura del Amazonas porque Verne nos facilita en esta novela las coordenadas de latitud exactas: 0º 12′ N.

Referencias:

-Coles V.J. y col. The pathways and properties of the Amazon River Plume in the tropical North Atlantic Ocean. J. Geophys. Res.: Oceans 118:6894–6913 (2013).
-Verne J. El Chancellor. 115 pp. (1875).
-Fuente web: What is the Sargasso Sea? NOAA 

 

 

 

 

Stranded things 2

Hoy hablaremos del peor caso de mortalidad de ballenas en la historia reciente. Ocurrió en la costa austral de Chile en marzo de 2015, detallado por un magnífico estudio de Häusserman y col. (2017) y un artículo de divulgación en la web Hakai Magazine: Death by Killer Algae. Se trata de un artículo fenomenal, también en formato audio, con imágenes de drones. Aquí relataré los hechos de forma más resumida, sin drones.

Cultivos de salmón en el fiordo de Aysén, al suroeste del Golfo de Penas. Fuente: Patagon Journal.

La Patagonia chilena cubre un área extensa, de difícil acceso y poco poblada. Su línea de costa con 80.000 km debido a numerosos fiordos, islas y canales, equivale a 2 veces la circunferencia de la Tierra.

En este territorio, en concreto en el Golfo de Penas (región de Aysén, entre 46º30’S y 48ºS de latitud), un muestreo de buceo de invertebrados dirigido por la Dra. Vreni Häusserman, descubrió en abril los primeros restos de ballenas Sei: alrededor de 30 en dos zonas del golfo de Penas separadas por 200 km.

Cadáveres de ballenas Sei documentados por medios aéreos en Seno Escondido (golfo de Penas). Autora: V. Häusserman, Fuente: Fig. 4 (Häusserman y col. 2017).

El hecho de que aparezcan ballenas muertas en la región es habitual, pero no en esa cantidad y en un período tan corto de tiempo.

El hecho de que estuviesen de lado o hacia arriba, con el vientre hinchado, indicaba que habían muerto en aguas cercanas, siendo luego arrastradas hacia la costa.

¿Qué pudo haberlas matado?

Häusserman y su grupo son expertos en invertebrados, no en fitoplancton, así que al principio no pensaron en las biotoxinas.

Sin embargo, la costa austral de Chile se ve afectada todos los años por proliferaciones tóxicas -con el consiguiente riesgo para la salud pública, economía local y fauna marina-, motivo por el cual las autoridades chilenas mantienen programas de monitoreo de “Mareas Rojas”, mediante organismos como el Instituto de Fomento Pesquero (IFOP) y el Servicio Nacional de Pesca y Acuicultura (SERNAPESCA).

Para descubrir al asesino había que acumular todas las pruebas en el escenario del crimen. Semanas después, en el mes de mayo, una expedición conjunta de SERNAPESCA, Armada de Chile y PDI, tomó muestras de fitoplancton y de mitílidos en la costa, así como muestras de las ballenas para estudios genéticos, de huesos del oído y contenidos estomacales para la determinación de biotoxinas. En este vídeo pueden ver imágenes del muestreo. El olor debió ser importante.

En junio, Vreni Häusserman junto su colega Carolina Gutstein (experta en tafonomía para indagar, entre otros asuntos, en las causas de las muertes) y un estudiante, realizaron vuelos en avioneta para contabilizar el número de cadáveres varados en el Golfo de Penas. Llevaban contabilizados 70 ejemplares cuando en medio del silencio alguien exclamó: “Oh, mierda, esto es una pesadilla“.

Documentaron 343 cadáveres de ballenas Sei (Balaenoptera borealis), junto a otras 17 de distintas especies. La tabla que recoge esta información en Häusserman y col (2017) es la más triste que he visto nunca en un artículo científico y ocupa 14 páginas !!

¿Qué fue lo que descubrieron en las muestras de 2015?

Ninguno de los cadáveres estudiados en mayo de 2015 mostró signos externos de enfermedad, daños físicos (ataques de predadores como las orcas), o en los huesos del oído (por culpa de explosiones). Tampoco murieron de hambre ya que poseían suficiente grasa y sus estómagos estaban repletos.

Alexandrium catenella (imagen de epifluorescencia, teñido con calcoflúor). Autor: Pablo Salgado.

La hipótesis de una enfermedad vírica o bacteriana no se pudo excluir al 100% debido al grado de descomposición.

Otras causas como daños por explosiones submarinas se descartaron ante las pruebas circunstanciales.

Una mortandad masiva sincronizada (entre febrero y abril) a lo largo de una región tan extensa sólo podría tener una causa…

Los análisis de toxinas, tanto en mitílidos recogidos en la zona como en los contenidos estomacales de 2 ejemplares, arrojaron resultados positivos para PST y AST (Paralytic shellfish toxins & Amnesic shellfish toxins: toxinas paralizantes y amnésicas).

Los datos disponibles del monitoreo de toxinas en marzo de 2015, 120 km al norte del Golfo de Penas, demostraron niveles 10 veces superiores a los normales de toxinas paralizantes (saxitoxinas), y una presencia abundante del dinoflagelado Alexandrium catenella.

Dichos muestreos no detectaron toxinas amnésicas (ácido domoico).

Langostino de los canales (Munida gregaria). Fuente: Shallow Marine Surveys Group.

A la vista de todo ello Häusserman y col (2017) atribuyeron en su trabajo la muerte de las ballenas a las toxinas paralizantes.

El Golfo de Penas parece ser una zona de alimentación importante de ballenas Sei, sobre todo en aquellos años donde abunda una de sus presas principales, el langostino de los canales (Munida gregaria, conocido en inglés como lobster krill).

Dicho crustáceo forma enjambres en su fase pelágica, que pueden alimentarse de fitoplancton, incluidos dinoflagelados tóxicos como A. catenella, acumulando sus toxinas y actuando como vector hacia niveles tróficos superiores (McKenzie & Harwood, 2014).

Posible relación con “El Niño” y el calentamiento global

Meses antes de descubrir los varamientos, las condiciones climatológicas en la zona eran anómalas, coincidiendo con el desarrollo del mayor fenómeno de “El Niño” registrado hasta la fecha, en septiembre de 2014.

Osos comiéndose los restos de una ballena en la bahía Larson (Alaska). Fuente: NOAA.

El suceso de Chile coincidió con otro caso de mortandad de ballenas en Alaska (38 ejemplares, incluyendo ballenas jorobadas), a la vez de una proliferación masiva y prolongada de Pseudo-nitzschia (diatomeas productoras de ácido domoico) durante un calentamiento anormal del Pacífico por culpa de “El Niño”.

La conexión entre ambas mortalidades << a través de las alteraciones inducidas en el ecosistema marino por “El Niño” sobre las temperaturas, régimen de vientos y nutrientes en el Pacífico Este >> ha llevado a sugerir que los grandes mamíferos marinos ya son víctimas de los efectos del calentamiento global. Y esto es así porque se sospecha que el calentamiento global por causas antropogénicas podría ser uno de los responsables del aumento en la frecuencia e intensidad de “El Niño” en las últimas décadas.

El desarrollo de proliferaciones tóxicas puede pasarnos desapercibido si no disponemos de sistemas de vigilancia en el océano, pero los mamíferos marinos son muy sensibles a los cambios en dicho ecosistema. Por ello la bióloga marina Kathi Lefbvre (NOAA) los compara con el canario enjaulado en la mina en el artículo “Death by Killer Algae”.

Sin embargo, las mortalidades de mamíferos marinos por culpa de las biotoxinas no son nada nuevo. Hace millones de años ya sucedían proliferaciones de fitoplancton tóxico y el registro geológico guarda recuerdo de sus efectos sobre el ecosistema.

Fósiles de ballenas en Cerro Ballena (Atacama, Chile). Autor: Adam Metallo, Smithsonian Institution. Fuente: Hakai Magazine.

Buen ejemplo de esto son los restos fósiles de ballenas, focas y perezosos acuáticos descubiertos más al norte, en Cerro Ballena (región de Atacama) por Pyenson y col. (2014).

Lo que hoy es un desierto, hace 6-9 millones de años en el Mioceno era una llanura supramareal protegida por una barrera costera.

Y en ella se acumularon y preservaron dichos restos en cuatro estratos diferentes confirmando muertes simultáneas y varamientos en masa de mamíferos marinos y peces, en una área extensa y durante un período de 10.000 a 16.000 años.

Referencias:

-Hakai Magazine: “Death by Killer Algae”, por Claudia Geib.
-Häusserman V. y col. Largest baleen whale mass mortality during strong El Niño event is likely related to
harmful toxic algal bloom. PeerJ. DOI: 10.7717/peerj.3123 (2017).
-NOAA declares deaths of large whales in Gulf of Alaska an unusual mortality event. https://alaskafisheries.noaa.gov/node/30342
-Pyenson N.D. y col. Repeated mass strandings of Miocene marine mammals from Atacama Region of Chile point to sudden death at sea.Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 281(1781):20133316 (2014).

 

 

 

 

 

 

 

Stranded things

Los varamientos de cetáceos son un fenómeno misterioso y estremecedor.

Basada en hechos reales. Ambientada en Península Valdés (Chubut, Argentina), narra la historia del guardafauna argentino Beto Bubas, las orcas salvajes y un niño autista. (Gerardo Olivares, 2016).

Misterioso porque no existe una única causa para explicarlos y estremecedor porque afecta a seres que infunden admiración y con los que empatizamos de manera muy especial.

La mayoría de varamientos afectan a odontocetos (cetáceos dentados), el suborden al que pertenecen los delfines, orcas, zifios y cachalotes. Mientras, los registros de varamientos en misticetos (ballenas barbadas) han sido escasos históricamente.

Esto se justifica por el comportamiento social de los odontocetos, que tienden a vivir en grandes manadas, mientras que los misticetos suelen ser solitarios o formar grupos limitados. Además, los misticetos no usan la ecolocalización para navegar, un factor que suele mencionarse también para explicar los varamientos.

Sin embargo, en la última década se han registrado numerosos varamientos y mortandades de misticetos como veremos en esta entrada.

Entre los motivos más comunes se incluye una lista diversa como debilidad por enfermedad o escasez de comida, desorientación y lesiones (tempestades, ruido en el mar), accidentes (colisiones con embarcaciones), y por último un factor que nos atañe especialmente en este blog: las biotoxinas del fitoplancton.

Ballena gris (Eschrichtius robustus) con su ballenato (El Vizcaíno, Baja California, Mexico). Autor: J.E. Gómez Rodríguez. Fuente: Wikimedia commons.

Los mayores varamientos de misticetos se han registrado en Norteamérica y Sudamérica.

Por ejemplo, en 1999 y 2001 se contabilizaron en la costa noreste del Pacífico 283 y 386 varamientos respectivamente, en su mayoría de ballenas grises adultas. Las sospechas recayeron en ambos casos en síntomas de malnutrición (Rowntree y col. 2013).

Y en cuanto a mortandades por culpa de biotoxinas, el único caso confirmado hasta hace poco ocurrió en 1987 en Cape Cod (EEUU), con la muerte de 14 ballenas jorobadas tras comer caballas (Scomber scombrus) contaminadas con saxitoxinas: neurotoxinas paralizantes producidas en la zona por dinoflagelados del género Alexandrium.

Para que los cadáveres de las ballenas lleguen a la costa deben haber muerto en áreas someras cercanas a tierra ya que en aguas profundas tienden a hundirse y no dejar rastro en superficie.

En los últimos años en las costas de Argentina y Chile han sucedido numerosos varamientos de ballenas. En ambas regiones son recurrentes las proliferaciones de fitoplancton tóxico. ¿Podemos culpar a las toxinas de las muertes de ballenas? no es fácil conseguir evidencias pero hay muchos indicios que llevan a sospechar de ellas.

Península Valdés (Argentina)

Observando ballenas francas australes en Península Valdés. Autor: M. Catanzariti. Fuente: Wikimedia commons.

Las costas de Península Valdés en la Patagonia norte argentina (42-43º de latitud sur), son zona de cría de ballenas francas australes.

Pues bien, entre los años 2005-2014 se ha registrado una mortalidad sin precedentes (en total 649 ejemplares), en su mayoría ballenatos menores de 3 meses.

Las muertes se extienden a lo largo de varios meses, y han llegado a máximos de 120 individuos en el año 2012. Las hembras de estas ballenas se reproducen cada 3 años.

Con esas tasas de natalidad ya se imaginarán el impacto de esta catástrofe, que puede afectar a la recuperación de una especie cuya caza redujo su población original a un pírrico 20%.

En una reunión en 2010 de expertos de la Comisión Ballenera Internacional (IWC) se identificaron tres principales hipótesis: poco alimento (krill antártico: Euphausia superba), enfermedades e intoxicación por biotoxinas.

A dichas hipótesis se sumó una cuarta en otra reunión de la IWC en 2014: el estrés ocasionado por el acoso de las gaviotas cocineras (Larus dominicanus), que atacan a las ballenas para devorar su piel y grasa provocándoles heridas abiertas.

Frústulas de Pseudo-nitzschia en heces de ballenas francas australes (Eubalaena australis) de Península Valdés. (A-B) P. pungens, (C) P. australis, (D) complejo P. pseudodelicatissima. Fuente: Fig. 2 D’Agostino y col. (2015).

De entre esas 4 hipótesis, la de las biotoxinas es la que cobra más fuerza a raíz de estudios recientes como “Potentially toxic Pseudo-nitzschia species in plankton and fecal samples of Eubalaena australis from Península Valdés calving ground, Argentina” (D’Agostino y col. 2015).

Estos investigadores descubrieron abundantes frústulas de diatomeas del género Pseudo-nitzschia en heces de ballenas vivas y cadáveres, así como en muestras de fitoplancton durante el período que las ballenas visitan Península Valdés.

Pseudo-nitzschia incluye numerosas especies productoras de ácido domoico, una potente neurotoxina que las seguidoras y seguidores de este blog conocen muy bien, y que puede ocasionar graves perjuicios a la fauna marina.

D’Agostino y col. proponen que el zooplancton, alimento de las ballenas, actuaría como vector del domoico y para ello citan la detección de dicha toxina en muestras de zooplancton en la región por otros autores. Los ballenatos estarían expuestos de forma indirecta al domoico, a través de la leche materna y/o durante la gestación.

Además algunas ballenas, como las francas australes, practican un tipo de alimentación llamada “skim feeding” en la que barren la superficie (como un colador quitando la nata de la leche). Las cadenas de Pseudo-nitzschia pueden superar fácilmente las 300 micras de longitud y podrían ser filtradas directamente por las ballenas durante estos episodios. Aquí tienen a una ballena franca austral practicando “skim feeding“.

Ballena franca austral (Eubalaena australis) con una cría, cerca de la costa de Península Valdés, en medio de un bloom del dinoflagelado Lepidodinium chlorophorum. Autor: M. Sironi (Premio Hilda Canter-Lund 2009). Fuente: British Phycological Society.

Las ballenas francas australes también están presentes durante episodios de PSP (Alexandrium catenella) asociados a prohibiciones en la explotación de marisco. En los tejidos de algunos ejemplares muertos se han detectado tanto saxitoxinas como ácido domoico, aunque en niveles bajos.

En octubre de 2010 murieron 15 ballenas de todas las clases de edad (6 ballenatos, 7 juveniles y 2 adultos), un hecho típicamente asociado a proliferaciones tóxicas e inusual en Península Valdés.

Las concentraciones de Pseudo-nitzschia y A. catenella eran elevadas en aquel momento. Y en aquellas fechas se había observado “skim feeding” en los adultos.

Las imágenes de satélite (Wilson y col. 2015) confirman que los blooms de primavera de fitoplancton se han hecho más intensos en la región especialmente desde 2004, coincidiendo con la mayoría de las muertes:

<<649 ballenas muertas entre 2005-2014>> por 194 en los 30 años anteriores.

Durante uno de dichos blooms el investigador argentino Mario Sironi documentó la imagen de una marea verde de Lepidodinium chlorophorum, una especie de dinoflagelado no tóxica.

No parece que Pseudo-nitzschia sea responsable de los blooms más intensos en primavera, pero su abundancia ha aumentado notablemente en la última década y existe una correlación positiva entre 1) registros mensuales de muertes y 2) abundancia de Pseudo-nitzschia. No existe tal relación con A. catenella.

En conclusión: hay evidencias sobre la exposición de las ballenas a las biotoxinas y son varias las pistas que apuntan hacia el ácido domoico.

Golfo de Penas (Chile)

Ballena sei en Caleta Buena (norte del Golfo de Penas), abril 2015. Autor: K.-L. Pashuk. Fuente: Fig. 3 (Häusserman y col. 2017).

Mediados de abril de 2015. Durante una expedición de buceo para estudiar fauna bentónica al norte del Golfo de Penas aparecen los primeros restos de ballenas y esqueletos.

La alarma ante este descubrimiento puso en marcha, pocas semanas después, una expedición conjunta de SERNAPESCA (SERvicio NAcional de PESCA y acuicultura), la Armada de Chile y la PDI (Policía De Investigaciones de Chile, Departamento de Investigación Criminal).

Lo que documentaron por tierra, mar y aire fue el peor caso de la historia: la muerte de 343 ballenas sei (Balaenoptera borealis).

Pero esta historia es larga y se la contaré en la segunda temporada de Stranded things.

Referencias

-D’Agostino V.C. y col. Potentially toxic Pseudo-nitzschia species in plankton and fecal samples of Eubalaena australis from Península Valdés calving ground, Argentina. J. Sea Res. 106:39–43 (2015).
-Häusserman V. y col. Largest baleen whale mass mortality during strong El Niño event is likely related to
harmful toxic algal bloom. PeerJ. DOI: 10.7717/peerj.3123 (2017).
-Rowntree V.J. y col. Unexplained recurring high mortality of southern right whale Eubalaena australis calves at Península Valdés, Argentina. Mar. Ecol. Prog. Ser. 493:275–289 (2013).
-Wilson C. y col. Southern right whale (Eubalaena australis) calf mortality at Península Valdés, Argentina: Are harmful algal blooms to blame? Mar. Mammal Sci. 32:423–451 (2015).

Dinophysis que inundas las Rías

En esta entrada seguiremos hablando de Dinophysis, ese género de dinoflagelados mixótrofos y tóxicos que vampiriza como draculines microscópicos al desdichado Mesodinium.

Polígonos de bateas cerrados (rojo) y abiertos (azul) en las Rías Bajas (23-III-2018), por motivo de toxinas lipofílicas, es decir, Dinophysis. Fuente: INTECMAR (Xunta de Galicia)

Desde marzo ya está dando la lata en Galicia porque sus poblaciones, en concreto D. acuminata, impiden la extracción de mejillón en la mayoría de cultivos en batea de las Rías Baixas.

Lo bueno es que estamos en temporada baja y el trastorno aún no es grave. Pero si su presencia continúa siendo abundante y se prolonga en la primavera, los perjuicios para los productores podrían ser importantes después de un 2017 tranquilo.

A día de hoy los niveles de toxinas lipofílicas (ácido okadaico: AO) superan los máximos legales (160 µg equivalentes AO/Kg vianda), en numerosos polígonos de bateas.

De ahí el rojo que invade el mapa del estado de zonas de producción que publica INTECMAR (Xunta de Galicia), responsable del control de biotoxinas y seguimiento del fitoplancton nocivo en Galicia.

Concentración de Dinophysis acuminata (células/litro) en las Rías Baixas, 19-25 marzo 2018. Fuente: INTECMAR

La abundancia de Dinophysis acuminata, la especie productora de dichas toxinas, oscila entre 100-5000 células/litro en la mayoría de muestras recogidas en las rías de Vigo, Pontevedra, Arousa y Muros-Noia.

Esas densidades son suficientes para provocar el cierre de las explotaciones. No obstante, en un litro de agua ese número de células es ridículo y no produce ni asomo de marea roja.

Si observaran una de dichas muestras sólo verían agua transparente y copépodos blancuzcos saltando como pulgas.

A pesar de ello, en la prensa local se describe la situación con titulares como “La marea roja inunda la ría de Vigo” (La Voz de Galicia, 21-III-2018).

Pero Dinophysis no prolifera solamente en Galicia, ni mucho menos.

Sus floraciones son habituales en numerosas costas de todo el mundo, especialmente en regiones de latitudes medias en Europa, Asia, Sudámerica y más recientemente Norteamérica.

Floración de Dinophysis acuta en una muestra de la región de Aysén del General Carlos Ibáñez del Campo (Chile). Autor: Patricio Andrés Díaz.

Aquí tienen por ejemplo la imagen de una muestra obtenida a mediados del pasado mes de febrero durante una campaña en Aysén (Chile).

La muestra se recogió mediante arrastre de red para concentrar las células y en este caso se trataba de una floración de Dinophysis acuta.

En la entrada anterior discutía sobre los cleptoplastos de Dinophysis, robados a Mesodinium, de los cuales obtiene energía mediante la fotosíntesis. Pero además de esta presa, Dinophysis también necesita asimilar nutrientes disueltos en el agua. Sin embargo, su caso es especial. Verán…

Mientras que en muchos organismos fotosintéticos cabe esperar una relación directa entre nutrientes disueltos y crecimiento, la mixotrofía de Dinophysis rompe esa lógica. Apenas existen trabajos relacionando su abundancia con la distribución de nutrientes y nuestro conocimiento sobre este tema es aún escaso y reciente.

El crecimiento del fitoplancton necesita de un balance entre condiciones físicas (luz, turbulencia) y químicas (nutrientes).

Los distintos grupos de algas poseen estrategias adaptativas y óptimos de crecimiento en rangos diferentes de condiciones ambientales.

El “mandala” clásico de Margalef (1978) clasificaba los organismos que prefieren condiciones turbulentas y ricas en nutrientes, como las diatomeas (oportunistas: estrategas de la r), frente a los dinoflagelados que tienden a proliferar en ambientes más estables y pobres en nutrientes (especialistas: estrategas de la K).

“Mandala” de Margalef en el que se representa la transición de diatomeas a dinoflagelados productores de “mareas rojas”. Fuente: Glibert (2016)

Un caso paradigmático son los episodios de afloramiento donde las aguas oceánicas profundas ascienden hacia la costa cargadas de nitratos, fosfatos y silicatos, estimulando las floraciones de primavera de diatomeas en el hemisferio norte. Esto es lo que se denomina “producción nueva” y la fuente de nitrógeno asociada es el nitrato.

Luego, el agotamiento de los nutrientes y una mayor estabilidad en la columna de agua favorecen la sucesión de grupos del fitoplancton. La descomposición de la materia orgánica disuelta y particulada producida en la etapa previa estimula la actividad del bucle microbiano, que recicla los nutrientes dentro del ecosistema planctónico.

Dichas condiciones favorecen el desarrollo de otros grupos como los dinoflagelados y en este caso hablamos de “producción regenerada”. Las fuentes de nitrógeno asociadas son amonio y urea.

En este contexto ecológico cabría esperar que Dinophysis (en lo que respecta a la asimilación de nutrientes) se comporte como un dinoflagelado. Y así parece ser.

En muestras naturales (Northport, Nueva York), enriquecidas con distintos nutrientes inorgánicos y orgánicos (Hattenrath-Lehmann y col. 2015), la abundancia de Dinophysis acuminata aumentó en 13 de 14 experimentos. Los efectos positivos fueron más intensos en el caso del amonio, pero también se observaron correlaciones con adiciones de vitamina B12 y materia orgánica aislada de aguas residuales.

Por el contrario, las muestras enriquecidas con nitratos, urea o fosfatos no arrojaron tendencias claras. Dado que se trataba de muestras naturales no pudieron descartar que el efecto de los nutrientes fuese directo o indirecto, a través de interacciones con otros organismos presentes como Mesodinium.

Los estudios en cultivos de Dinophysis confirman su preferencia por el amonio.

Dos trabajos posteriores sobre cultivos de D. acuminata han revelado las preferencias de dicha especie a la hora de asimilar nutrientes inorgánicos y orgánicos (Hattenrath-Lehmann y Gobler, 2015; Tong y col. 2015). Lo resumiré en pocas palabras:

Dinophysis acuminata no utilizó nitratos ni fosfatos tanto en experimentos en los que 1) se le añadía el ciliado Mesodinium o 2) se le mantenía en ayunas.

(Tong y col. 2015)

Los cultivos de D. acuminata (con o sin presa) crecieron más rápido con adiciones de amonio, aminoácidos (glutamina), o materia orgánica aislada de aguas residuales. Las adiciones de nitrato sólo tuvieron efectos positivos cuando tenían mucha presa disponible (Mesodinium rubrum).

(Hattenrath-Lehmann y Gobler, 2015)

Dinophysis acuminata merendándose a Mesodinium rubrum en la portada de abril de Scientific American. Fuente: Scientific American

Por tanto, además de la preferencia de Dinophysis acuminata por fuentes de nitrógeno reducidas –como el amonio frente al nitrato– los experimentos sobre cultivos confirman que ciertos nutrientes inorgánicos y orgánicos pueden estimular directamente su crecimiento en ausencia o presencia de Mesodinium.

No en vano, la hipótesis de los nutrientes –en particular los aportes de nitrógeno– es una de las que se baraja para explicar la reciente aparición y expansión de floraciones tóxicas de D. acuminata en Norteamérica en la última década.

Quizás tengan algo que ver esas floraciones con la presencia de Dinophysis acuminata y Mesodinium en la portada de abril de Scientific American. Se lo diré en cuanto llegue a mis manos y lea el artículo Tiny Killers !!

Nota: la ilustración de portada pertenece a Dinophysis sphaerica [Ernst Haeckel – Kunstformen der Natur (1904), plate 14: Peridinea]

Referencias

-Glibert M. Margalef revisited: A new phytoplankton mandala incorporating
twelve dimensions, including nutritional physiology. Harmful Algae 55:25–30 (2016).
-Hattenrath-Lehmann, T. K. y col. Nitrogenous nutrients promote the growth and toxicity of Dinophysis acuminata during estuarine bloom events. PLoS One10:e0124148 (2015).
-Hattenrath-Lehmann, T.K. & Gobler C.J. The contribution of inorganic and organic nutrients to the growth
of a North American isolate of the mixotrophic dinoflagellate, Dinophysis acuminata. Limnol. Oceanogr. 60:1588-1603 (2015).
-Margalef, R. Life-forms of phytoplankton as survival alternatives in an unstable environment. Oceanol. Acta 1:493–509 (1978).
-Tong, M. y col. Role of dissolved nitrate and phosphate in isolates of Mesodinium rubrum and toxin-producing Dinophysis acuminata. Aquat. Microb. Ecol. 75:169-185 (2015).

Hola Dinophysis, qué hay de nuevo?

Hace mucho tiempo en un blog muy muy lejano les hablé de Dinophysis, un género de dinoflagelados productor de toxinas diarreicas, responsable de episodios de DSP por consumo de marisco. Pero aquello fue en 2011: hoy en día hemos aprendido muchas cosas nuevas y en esta entrada les contaré algunas.

1>Los cloroplastos de Dinophysis no son permanentes

Por aquel entonces sabíamos que Dinophysis se alimenta del ciliado Mesodinium rubrum, al cual roba los cloroplastos que éste ingiere de criptofíceas (habitualmente del género Teleaulax). Dicho mènage a trois sigue siendo la unica forma de cultivar Dinophysis (Park y col. 2006).

Estructura estrellada de los cloroplastos (Chl) en D. acuminata, con los pirenoides (Pyr), responsables de la fijación de carbono mediante la enzima RUBISCO, en posición central. Fuente: García-Cuetos y col (2010)

Pero había dudas sobre si Dinophysis tenía cloroplastos permanentes porque los estudios moleculares y morfológicos eran contradictorios. Los cloroplastos en los miembros del mènage a trois eran genéticamente idénticos pero los de Dinophysis eran morfológicamente distintos a los demás.

Se agrupan con los pirenoides en posición terminal, unidos en el centro de una estructura estrellada con los tilacoides hacia el exterior. Los cloroplastos en Dinophysis están recubiertos por 2 membranas y sus tilacoides organizados en pares (García-Cuetos y col. 2010).

Nada de esto sucede en Mesodinium ni en las criptofíceas y dichos autores titularon su trabajo con un contundente: “The toxic dinoflagellate Dinophysis acuminata harbors permanent chloroplasts of cryptomonad origin, not kleptochloroplasts“.

No obstante, Kim y col. (2012) rebatieron esa conclusión con un brillante y sencillo experimento donde demostraron que Dinophysis modifica el aspecto de los cloroplastos robados a Mesodinium.

Observaron que Dinophysis no puede reparar los daños ocasionados por la luz a sus cloroplastos, que se deterioran y pasan de rojo brillante a verde paliducho. Cuando esto sucede nunca recuperan su color original. Se debe a que las ficoeritrinas se degradan en mayor medida que otros pigmentos como las clorofilas, lo cual se observa también en cultivos envejecidos de criptofíceas.

Viaje y transformación de los cloroplastos recién robados (rojos) a Mesodinium en D. caudata, durante las primeras 24 horas después de su ingestión. Fuente: Kim y col. (2012)

Pues bien, a mayor intensidad de luz mayor daño y más rápido se produce ese cambio de color. Siguiendo dicho razonamiento Kim y col. obtuvieron células verdes de D. caudata subiéndoles la luz de 10 a 160 μE, sin presas que echarse a la boca.

Luego les añadieron Mesodinium y comprobaron el desplazamiento de los nuevos cloroplastos rojos, que se mezclaban con los viejos verdes (no es un chiste) para organizarse en las estructuras estrelladas descritas por García-Cuetos y col. (2010).

Con el tiempo, después de ingerir Mesodinium, D. caudata recobraba su color rojo y apenas quedaban unos pocos cloroplastos verdes. Et voilà! Dinophysis posee cleptoplastos temporales.

2>>Los cleptoplastos de Dinophysis se dividen y regulan sus pigmentos

Hasta hace nada se creía que los cleptoplastos se diluían en la progenie como consecuencia de la división de Dinophysis. Pero en 2017, Rustherholz y col. demostraron que Dinophysis también divide los cleptoplastos, algo inédito en un protista sin núcleos de la presa fotosintética.

En este trabajo se utilizó microscopía confocal que permite reconstruir imágenes 3D de fluorescencia en alta resolución. Sus resultados indicaron que D. acuminata y D. acuta dividen los cleptoplastos y que el descenso del número (y volumen) de los mismos no se explica por divisiones sucesivas sino por el tiempo que transcurre sin presa.

Imagen confocal de autofluorescencia de Dinophysis acuminata, en posición lateral (B) y dorsal (C). Lo mismo para D. acuta (E y F). Fuente: Rustherholz y col. (2017)

La degradación de los cleptoplastos es más rápida en luz alta, tal y como habían señalado Kim y col (2012). Y en este sentido, otro trabajo reciente (Hansen y col. 2016), concluyó que Dinophysis acuta puede fotoregular pero no fotoaclimatar sus cleptoplastos. ¿Qué significa esto?

Fotoregulación implica sintetizar pigmentos fotosintéticos y fotoprotectores, mientras que fotoaclimatación supone además adaptar la actividad fotosintética a la luz que reciben los cloroplastos.

Yo pensaba que ambas cosas son inseparables en el funcionamiento de los cloroplastos, pero según dichos autores el último mecanismo no existiría en Dinophysis. Nada parece normal en ellas.

Hansen y col. mantuvieron a D. acuta en ayunas a dos luces distintas (15 y 100 μE). En luz baja se dividieron 2.3 veces en un mes pero mantuvieron la misma concentración celular de clorofila a demostrando la síntesis de pigmentos mientras que en luz alta su contenido de clorofila a se redujo a 1/3 del valor inicial.

Hansen y col. también observaron diferencias en la concentración y proporción de pigmentos fotosintéticos accesorios. Pero no encontraron evidencias de fotoaclimatación ya que los parámetros fotosintéticos obtenidos con fluorescencia PAM (Pulse Amplitude Modulated) fueron similares bajo ambas luces.

Eso sí, las células sufrían una caída dramática en la absorción de carbono inorgánico después de 10 días en luz alta y el funcionamiento de los cleptoplastos sólo se explicaría gracias a sustancias de reserva (lípidos y almidón).

¿Por qué son temporales los cloroplastos de Dinophysis?

Myrionecta rubra=Mesodinium rubrum. Geminigera no es la presa habitual sino Teleaulax. Fuente: Wisecaver & Hackett (2010).

Muchos dinoflagelados poseen cloroplastos permanentes robados a otros grupos algales: Durinskia, Galeidinium, Karenia, Karlodinium, KryptoperidiniumLepidodinium, etc.

Como hemos visto, Dinophysis mantiene un cierto control sobre sus cleptoplastos pero su naturaleza es temporal. El motivo es que Dinophysis no tiene las instrucciones genéticas para controlarlos indefinidamente y debe reponerlos a través de la alimentación a medida que se degradan y pierden actividad.

El ancestro común de los dinoflagelados (Dinophysis incluidas) poseía cloroplastos con peridinina, un pigmento característico de la mayoría de dinoflagelados fotosintéticos.

La información genética de esos cloroplastos es mínima en comparación a otros grupos algales. Su genoma está fragmentado en minicírculos y muchos de los genes que codifican sus proteínas y controlan el funcionamiento de los plástidos se transfirieron al núcleo.

Por el contrario, en Dinophysis sólo se han detectado cinco proteínas plastidales codificadas en el núcleo. Una de ellas procede de criptofíceas, dos de dinoflagelados con peridinina, y las dos restantes de haptofitas/dinoflagelados con fucoxantinas (Wisecaver & Hackett 2010). Dinophysis transformará sus cleptoplastos a cloroplastos permanentes si ello le supone una ventaja adaptativa, siguiendo el camino que ya recorrieron otros dinoflagelados. De ahí el interés de su estudio para desvelar los secretos evolutivos de la endosimbiosis.

3>>>Dinophysis no vive sólo de Mesodinium

Protoperidinium y Dinophysis acuta. La bolita es lo que resta de un Mesodinium, vacío y sujeto por el pedúnculo alimentario. Muestra natural de la estación P2 (Ría de Pontevedra). Autor: F. Rodríguez

Bien, ya sabemos que Dinophysis son mixótrofas y poseen cleptoplastos de Mesodinium. Al resto del ciliado se lo comen enterito, sin tenedor ni cuchillo: lo sorben como a un coco peludo, perforándolo y metiéndole una pajita (bueno, un pedúnculo alimentario para ser exactos).

Nadie ha descubierto otra forma de cultivar Dinophysis pero ¿no les cuesta creer que sobrevivan en el mar con esa dieta?

La confirmación de esta sospecha llegó en 2012 por parte del mismo grupo de investigadores que descubrieron cómo cultivar Dinophysis.

El ciliado Strombidium oculatum (A), alimentándose de macroalgas verdes del género Enteromorpha (B,C). Fuente: McManus (2004).

En un estudio sobre muestras naturales (Kim y col. 2012), analizaron los cleptoplastos de Dinophysis e identificaron secuencias genéticas no sólo de criptofíceas, sino también de otros grupos algales como rafidofíceas (Heterosigma akashiwo) y clorofíceas (Pyramimonas).

Esos cloroplastos alternativos deben proceder de otros ciliados diferentes a Mesodinium como Laboea, Strombidium, etc, que se alimentan de otros grupos algales y retienen sus cloroplastos.

De momento seguiremos cultivando Dinophysis al estilo coreano, como nos enseñaron Park y col. (2006). Espero que algún día pueda explicarles otra manera de mantenerlas, quizás al estilo gallego. Mientras tanto, en la próxima entrada, les contaré más novedades sobre Dinophysis.

Referencias

-García-Cuetos L. & col. The toxic dinoflagellate Dinophysis acuminata harbors permanent chloroplasts of cryptomonad origin, not kleptochloroplasts. HarmfulAlgae 9:25-38 (2010).
-Hansen P.J. & col. Photoregulation in a kleptochloroplastidic dinoflagellate Dinophysis acuta. Front. Microbiol. 7:1-11 (2016).
-Kim M. y col. Dinophysis caudata (Dinophyceae) sequesters and retains plastids from the mixotrophic ciliate prey Mesodinium rubrum. J. Phycol. 48:569-579 (2012).
-McManus G.B. Marine planktonic ciliates that prey on macroalgae and enslave their chloroplasts. Limnol. Oceanogr. 49:308–313 (2004).
-Park M.G. & col. First successful culture of the marine dinoflagellate Dinophysis acuminata. Aquat. Microb. Ecol. 45:101–106 (2006).
-Rusterholz P.M. & col. Evolutionary transition towards permanent chloroplasts? Division of kleptochloroplasts in
starved cells of two species of Dinophysis (Dinophyceae). PLoSONE 12(5):e0177512 (2017).
-Wisecaver J.H. & Hackett J.D. Transcriptome analysis reveals nuclear-encoded proteins for the maintenance of temporary plastids in the dinoflagellate Dinophysis acuminata. BMC Genomics 11:366 (2010).