El origen de la pluricelularidad

El salto evolutivo de seres unicelulares a pluricelulares es una de las grandes incógnitas de la biología. Sabemos que ocurrió de manera independiente ¡muchas veces! en animales, plantas, hongos, etc.

Se cree que las plantas terrestres pluricelulares surgieron hace ∼750 millones de años. ¿Pero qué mecanismos hicieron posible que una microalga verde pudiese evolucionar en una sequoia?

Chlamydomonas reinhardtii. Fuente: Pflanzenforschung

El trazo de la evolución se hace grosero cuánto más nos remontamos en el tiempo. Y dado que los seres pluricelulares se separaron de sus ancestros unicelulares hace cientos de millones de años las huellas genéticas de aquel proceso son escasas.

Pero habelas hainasy las algas pueden contarnos mucho sobre ello. En concreto algas verdes coloniales como Volvox que divergieron de sus ancestros unicelulares hace apenas ∼230 millones de años.

Sus antepasados eran muy parecidos a Chlamydomonas reinhardtii lo cual, unido a la actual capacidad para secuenciar genomas como churros, ha permitido descubrir algunos secretos sobre la evolución de la pluricelularidad.

Para explicarles lo que hemos aprendido de estas algas debo introducirles en otro asunto…

Fases del ciclo celular. Fuente: Khan Academy

El gen del retinoblastoma (Rb) codifica una proteína supresora de tumores (proteína del retinoblastoma: pRb). Dicho gen se identificó en un tumor maligno de retina, de ahí su nombre.

Las células vegetativas (o somáticas), siguen un ciclo de vida que incluye 2 fases: interfase (G1, S y G2) y fase M (mitosis y citocinesis), mediante las cuales crecen y fabrican los componentes celulares necesarios para dividirse y propagar su herencia genética, ya sean microalgas, plantas o nuestras propias células.

A lo largo del ciclo celular existen “estaciones de control” y las proteínas de la familia de la pRb son responsables de uno de dichos “check-points” en la fase G1, que impide la entrada de la célula en fase S “si no tiene todos los papeles en regla”. Dicha fase es la que duplica el ADN y prepara a la célula para su división en la mitosis.

La existencia de dicho punto de control es fundamental ya que impide que las células con daños en su ADN dupliquen y transmitan su material genético. Muchos tumores en humanos están relacionados con alteraciones del gen Rb. Sin la proteína pRb que éste codifica, las células cancerosas progresan en el ciclo celular sin frenos y cuesta abajo, a costa de las células sanas que se dividen de manera regulada acorde a las necesidades del organismo.

Ciclo de vida de Chlamydomonas. Fuente: Hanschen y col. (2016)

Además, la proteína pRb cumple funciones importantes en la diferenciación celular en animales.

Pues bien, Chlamydomonas tiene una variante en el ciclo celular, con divisiones múltiples en la fase asexual, regulada por genes homólogos del Rb: mat3.

Le llamaremos mat3/Rb para no perder de vista su origen común.

< Un gen homólogo es aquel que heredan dos especies a partir de un mismo antepasado >

Después de una fase G1 prolongada en la que Chlamydomonas aumenta mucho de tamaño, lleva a cabo divisiones múltiples y rápidas que originan “células hijas” individuales. Si mat3/Rb no se expresa correctamente Chlamydomonas no crece tanto antes de dividirse y realiza más rondas de división (fase S y mitosis) produciendo un fenotipo “enano”.

El fenotipo es la suma de los rasgos visiblemente evidentes de un organismo y que nos permiten clasificarlo como parte integrante de una determinada especie >

Ciclo de vida de Gonium. Fuente: Hanschen y col. (2016)

Gonium pectorale es otra especie de microalgas verdes que forma colonias típicamente de 8-16 células, donde cada individuo es muy parecido a Chlamydomonas.

Gonium también lleva a cabo divisiones múltiples pero a diferencia de Chlamydomonas el resultado final son “colonias hijas”.

Importante también: las células de Gonium no están diferenciadas…

Y un paso más allá está el género Volvox, donde además de una fase de divisiones múltiples también existen líneas germinales y somáticas diferenciadas gracias a divisiones celulares asimétricas.

Volvox llega a producir colonias que incluyen miles de pequeñas células somáticas en la superficie de la esfera colonial, rodeando a unas pocas células reproductoras de mayor tamaño envueltas en una matriz extracelular.

Ciclo de vida de Volvox. Fuente: Hanschen y col. (2016)

Chlamydomonas, Gonium y Volvox representan tres niveles crecientes de complejidad y pertenecen al mismo orden taxonómico (Volvocales o Chlamydomonadales).

No obstante, a pesar de las diferencias morfológicas entre Chlamydomonas y Volvox sus genomas son muy parecidos y esto hacía sospechar que la pluricelularidad no necesitó de grandes innovaciones genéticas.

Un estudio comparativo de esta índole es parecido a buscar una aguja en un pajar, pero de ADN. Y esto fue lo que hicieron Hanschen y col. (2016) en pos de los secretos de la pluricelularidad.

Lo que descubrieron fue que, efectivamente querido Watson, el cambio a la pluricelularidad y la diferenciación celular no surgió de grandes innovaciones genéticas, sino de adaptaciones en “programas genéticos” ya existentes en el ciclo celular, por ejemplo genes homólogos del retinoblastoma (mat3/Rb).

En concreto, Hanschen y col. encontraron una misma modificación del gen mat3/Rb en Gonium y Volvox, que podría tener relación con la expresión de genes asociados a la pluricelularidad durante la fase G1 del ciclo celular.

Todo esto era una hipótesis basada en un estudio teórico (“in silico” que se dice en estos casos). La prueba definitiva, como siempre, era demostrar la transformación de células individuales en colonias. Hallazgos de este tipo son los que abren las puertas para publicar en revistas como Nature Communications.

Chlamydomonas normales (izda.: wild type), mutantes enanas (centro), y las que han recibido la copia funcional del gen mat3/Rb (dcha.). Fuente: Umen y Goodenough (2001)

Para ello, usaron mutantes de Chlamydomonas reinhardtii que no expresaban el gen mat3/Rb y comprobaron qué les ocurría al insertarles copias funcionales de Chlamydomonas “normales”, o de su pariente colonial Gonium.

En el primer caso, cuando le insertaron el gen mat3/Rb de Chlamydomonas, la pequeña mutante recuperó su talla normal. Hasta aquí correcto: ya lo habían conseguido otros investigadores (Umen y Goodenough, 2001).

Pero cuando le insertaron el gen mat3/Rb de Gonium, no sólo recuperó su tamaño sino que empezó a producir Chlamydomonas coloniales de hasta 16 células !!

Con esto demostraron que el gen mat3/Rb, al menos en el caso de las Volvocales, ha servido para desarrollar una nueva capacidad: la pluricelularidad.

Volvox globator, de la Laguna Medina (Zamora). Les recomiendo que visiten la web de esta imagen para más información sobre esta especie. Fuente: Proyecto Agua

¿Y qué hay de la diferenciación celular? Pues en Volvox no está asociada al mat3/Rb sino a otro grupo distinto de genes llamado regA, también implicados en la regulación de la biogénesis de cloroplastos, ausentes en Chlamydomonas y Gonium (que como todos ustedes saben carecen de células diferenciadas).

Se cree que al igual que en el caso del gen del retinoblastoma, el grupo de genes regA sirvió para una adaptación específica en Volvox que desarrolló una nueva función: la diferenciación celular. Y esto debió suceder, en base a lo que observamos hoy en día, poco después de la separación evolutiva de los géneros Gonium y Volvox…

Referencias:

-Giacinti C & Giordano A. RB and cell cycle progression. Oncogene 25: 5220–5227 (2006)
-Hanschen ER y col. The Gonium pectorale genome demonstrates co-option of cell cycle regulation during the
evolution of multicellularity. Nature Comm. 7:11370. DOI: 10.1038/ncomms11370 (2016)
-Herron MD y col. Triassic origin and early radiation of multicellular volvocine algae. PNAS 106:3254-58 (2009)
-Umen JG & Goodenouch UW. Control of cell division by a retinoblastoma protein homolog in Chlamydomonas. Genes & Development 15:1652–1661 (2001)
-Web: definiciones de “genes homólogos” y “fenotipo” en boundless.com y definicionabc.com

 

 

 

El dinoflagelado del saco

El 8 de abril de 1940 los ejércitos de Hitler lanzaban una ofensiva sobre la costa noruega, atacando primero Oslo y Trondheim e invadiendo luego todo el país. Fue el comienzo de 5 años de ocupación nazi…

Scrippsiella trochoidea. © Karl Bruun. Fuente: Algaebase

Aquella situación la sufrió en primera persona el biólogo marino Trygve Braarud, dedicado al estudio del fitoplancton en la Universidad de Oslo. Braarud trabajaba en aquel momento con el género de dinoflagelados Peridinium, con especies como P. trochoideum (hoy Scrippsiella trochoidea).

Enrique Balech le pidió muestras para su estudio pero Braarud no pudo enviárselas por culpa de aquellas circunstancias (algo que sí pudieron atender otros colegas como Guillard y Sousa e Silva). Décadas después, en 1974, Balech redescribió el género Protoperidinium para incluir las especies marinas mezcladas antes en Peridinium junto a organismos de agua dulce.

Protoperidinium divergens. © Skaphandrus. Fuente: Historical illustrations

El género Protoperidinium lo creó R.S. Bergh en 1881 y Balech lo redefinió como exclusivamente marino en base a criterios morfológicos comunes (diseño y número de las placas de celulosa) que no observaba en las especies de aguas continentales.

Protoperidinium no realiza fotosíntesis, se alimenta de otros microorganismos por lo que podemos considerarlo un género de animalillos microscópicos.

Los dinoflagelados heterótrofos pueden comer muchas cosas, desde bacterias, microalgas (incluyendo dinoflagelados) a huevos, larvas de zooplancton e incluso los pellets fecales de éste. Capturan el alimento usando 3 estrategias básicas: 1) ingestión directa, 2) usando un pedúnculo o 3) mediante una estructura retráctil a modo de “saco”: el palio.

Esa estrategia es la que utiliza Protoperidinium y es la que le permite alimentarse de presas mucho mayores que él, incluso hasta 10 veces más grandes !!

Los dinoflagelados que ingieren directamente a sus presas lo suelen hacer por zonas concretas, por ejemplo el sulco, una “rendija vertical” en la parte ventral de la célula.

Dinoflagelados con distintos tamaños de sulco: una posible adaptación para ingerir presas de mayor tamaño. Fuente: Jeong y col (2010)

Obviamente eso limita el tamaño máximo de lo que comen. Aunque hay excepciones: Fragilidium se deforma y separa sus placas para abarcar presas mayores que él.

Otros dinoflagelados como Prorocentrum parecen tener distintas “bocas” y consiguen alimentarse de varios organismos a la vez por medio de diferentes suturas en la célula.

Pero la regla general es que sólo aquellos equipados de un pedúnculo o el palio pueden alimentarse de seres de mayor tamaño.

Y pueden atacar en grupo…

Hace varios años publiqué una entrada con vídeos de Protoperidinium alimentándose de otro dinoflagelado (Tripos fusus), y 3 de ellos arrastrando juntos lo que parecía un huevo de zooplancton. Una lectora llamada Laura me preguntó hace unos días por este asunto y su comentario motivó que escribiese esta entrada, así que muchas gracias por seguir el blog y participar con vuestros comentarios !

Aquí van tres nuevos vídeos de Protoperidinium, pertenecientes a aquellas muestras de otoño de 2013, donde le podemos observar solito y con presas (dinoflagelados en este caso)…

Cuando localiza una posible presa, Protoperidinium la merodea con una especie de danza en espiral que indica que está preparándose para desplegar el palio. Pero justo antes de eso “pesca” a su presa extendiendo un filamento en el extremo de un filopodio (una delgada proyección de su citoplasma).

Protoperidinium spinosum alimentándose de una diatomea tubular. (MB) es la cesta microtubular que comunica con el palio. Fuente: Jacobson & Anderson (1992).

El palio es un tipo de pseudópodo (lamelipodio) que consiste en una prolongación laminar del citoplasma dotada de una intrincada red de canales y vesículas.

En la zona media de la célula de Protoperidinium existe una estructura ovalada (“cesta microtubular”, según Jacobson & Anderson 1992), desde la que se proyecta el palio, y cuyo contenido citoplasmático (o “palioplasma” mejor dicho) es continuo entre ambos.

¿Por dónde sale al exterior el palio? pues por la zona del sulco aunque éste, como el resto de la superficie de Protoperidinium, está tapizado de placas.

Pero una de ellas, la placa sulcal media, hialina y muy delgada, es la candidata a permitir las idas y venidas del palio.

Sobre dicha placa el propio Balech se aventuraba en 1974 a comentar que podría desconectarse de las demás para permitir la salida del pseudópodo (el palio).

Él mismo añadía que sólo conocía dicha forma de alimentación en Peridinium (citando el divertido nombre de Peridinium gargantua) pero que hasta la fecha nunca la había observado en Protoperidinium.

Protoperidinium depressum (Dn) alimentándose de una cadena de diatomeas (Dt) usando el palio, en la fase inicial (A) y avanzada donde extiende el palio a lo largo de su presa. Autor: D. M. Jacobson (1987). Fuente: American Journal of Botany

La mayoría de las presas de Protoperidinium suelen ser diatomeas (aunque también, como hemos visto, puede alimentarse de otros dinoflagelados), a las que digiere extracelularmente tras envolverlas en el palio como quien empaqueta su bocadillo en plástico transparente !!

Los contenidos celulares de la presa son digeridos mediante enzimas, succionados y transportados hasta la cesta microtubular en el centro de la célula.

Cuando todo finaliza el palio se retrae liberando los restos sin digerir, como las frústulas silíceas de las diatomeas. El proceso entero de alimentación puede durar entre 5 y 30 minutos.

Y los hay con digestión más lenta. Géneros cercanos a Protoperidinium como Oblea se han llegado a observar dale que te pego hasta 2 horas !!

Referencias:

-Balech E. El género “Protoperidinium” Bergh, 1881 (“Peridinium” Ehrenberg, 1831, partim). Revista del Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” Instituto Nacionale de Investigacion de Ciencias Naturales, Hidrobiologia 4(1): 1-79 (1974)
-Jacobson DM & Anderson DM. Ultrastructure of the feeding apparatus and myonemal systema of the heterotrohic dinoflagellate Protoperidinium spinulosum. J. Phycol. 28: 69–82. (1992)
-Jeong HJ, Yoo YD, Kim JS, y col. Growth, feeding and ecological roles of the mixotrophic and heterotrophic dinoflagellates in marine planktonic food webs. Ocean Sci. J. 45:65-91 (2010)

A choiva vermella

Inspiraciencia es un concurso de relatos cortos de inspiración científica. Se trata de un proyecto organizado por la Unidad de Cultura Científica de la Delegación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Cataluña y el Institut de Ciència de Materials de Barcelona (CSIC).

Este año celebra su VII edición y participan más de 600 relatos en catalán, español, euskara y gallego, distribuidos en dos categorías de edad (jóvenes de 12 a 17 años y adultos).

A partir del lunes 22 de mayo, hasta el 11 de junio, se abren las votaciones al público y por supuesto os animo desde hoy mismo a visitar la web del concurso y a leer los relatos.

Es la primera vez que participo y dado que vivo en Galicia y envié mi relato el 17 de mayo, “Día das letras galegas“, qué menos que hacerlo en gallego!, un idioma muy poco representado en esta edición con apenas 31 relatos sumando ambas categorías.

Haematococcus pluvialis. Fuente: Sino-Microalgae

Pues nada, aquí les dejo el enlace de “A choiva vermella”, inspirado en una entrada del blog >> La lluvia roja en la India no es como la de España.

Espero que os guste y si es así, que os lancéis a compartirlo en vuestras redes y a votarlo a partir de este lunes en la web del concurso < Inspiraciencia >

Muchas gracias !!

P.D.: El relato no fue seleccionado entre los finalistas, muchas gracias igualmente por haberlo leído e incluso votado. El año que viene habrá una nueva ocasión para participar !

 

El mar del ámbar

El libro de H. Jahren (Ed. Paidós, 2016). Fuente: Planetadelibros

El permafrost es una capa de suelo o de roca de profundidad variable donde la temperatura ha estado por debajo de 0ºC ininterrumpidamente durante miles de años (AMS).

Existe en latitudes altas de ambos hemisferios (América del Norte, Eurasia, Antártida y los Andes) y es famoso por las consecuencias de su deshielo a causa del calentamiento global >>aumento de la erosión y deslizamientos del terreno, alteración de ecosistemas y liberación de gases de efecto invernadero (metano y CO2).

En un capítulo de Lab girl (traducido como “La memoria secreta de las hojas“), la investigadora Hope Jahren se descubre cubierta de hojas muestreando el permafrost en Nunavut (Canadá).

Allí sólo crecen líquenes: esas hojas son la prueba de inmensos bosques de coníferas que iban más allá del círculo polar Ártico hace más de 40 millones de años (en el Eoceno y Paleoceno, cuando los mares templados se extendían hasta los polos).

 

A partir del ámbar se han descrito numerosas especies y géneros extintos de vegetales y animales, sobre todo insectos. Fuente: Chiapas virtual

La resina fosilizada de aquellas coníferas es también el principal origen de una piedra semipreciosa: el ámbar. Y los depósitos del Báltico se cuentan entre los mayores del mundo…

En el origen del ámbar Báltico podrían estar, según un estudio reciente, coníferas de la familia Sciadopityaceae, de las que sólo queda una especie considerada “fósil viviente”: el pino sombrilla del Japón (Sciadopitys verticillata, endémica de dicho país).

El mar Báltico es el más joven del planeta. Se originó mucho después de la desaparición de aquellos bosques polares, hace menos de 20.000 años, por efecto de la erosión glaciar y la retirada de los hielos.

Su forma y salinidad actuales son aún más recientes —unos 2000 años— según HELCOM (HELsinki COMmision, el organismo responsable de la protección medioambiental del Báltico). Es un ecosistema único, inmaduro por su juventud y sujeto a una enorme presión humana. 9 países le rodean con 85 millones de personas en su área de influencia.

La reducción en la extensión máxima del hielo en el Báltico, comparando la década de los 60′ y los años 2005-09. Fuente: HELCOM (2017)

El agua del Báltico es salobre, con una salinidad media de 6 (por 35 del océano), debido a su estrecha comunicación con el mar del Norte, además de la baja evaporación y el ingente aporte de agua de los ríos, la lluvia y el deshielo. No en vano, los vikingos le llamaban “el lago del este” o “el mar del este”.

Su profundidad media es de 57 metros. El estrecho de Kattegat es su conexión al océano, con unos 50 km en su parte más estrecha y una profundidad máxima de apenas 151 m (descendiendo rápidamente a 20-40 m). En comparación, el estrecho de Gibraltar en el Mediterráneo sólo tiene 14 km de ancho pero su profundidad máxima alcanza los 900 m.

Parte de la superficie del Báltico se congela durante el invierno pero en esta región los efectos del calentamiento global avanzan a mayor velocidad que en el promedio del planeta.

En los próximos 100 años se espera que las precipitaciones de nieve se reduzcan hasta en un 75% y que la cobertura máxima de hielo disminuya entre 50-80%, con aumentos del nivel del mar especialmente en la zona sur del Báltico.

HELCOM se creó en 1974 en Helsinki, para contrarrestar el deterioro medioambiental del Báltico.

HELCOM publicó en 2010 un informe integral del estado ecológico del Báltico y en 2017 otro sobre el progreso de las medidas para mejorar la salud de sus ecosistemas.

A la vista de ambos informes queda mucho por hacer: el impacto acumulado de las actividades humanas es enorme y solo se libra la parte central de su cuenca norte, el Golfo de Bothnia.

En 2010, la mayoría de las zonas costeras poseían concentraciones de nutrientes y clorofila demasiado elevadas. Esto se llama eutrofización y es uno de los problemas más serios del Báltico, junto a la contaminación por la industria y el tráfico marítimo, la sobrepesca y la degradación del fondo por arrastreros, construcciones y dragados.

La eutrofización afecta a la inmensa mayoría de aguas, tanto abiertas como costeras, debido al nitrógeno, fósforo y materia orgánica que llega desde los terrenos agrícolas, núcleos urbanos y rurales.

La susceptibilidad del Báltico a la eutrofización se debe a que la renovación de sus aguas es muy lenta como consecuencia de su limitada comunicación con el océano.

Estas gráficas son “malas noticias” para las cianobacterias del Báltico. Fuente: HELCOM (2017)

Muchas regiones del Báltico permanecen en un “círculo vicioso” que favorece las proliferaciones algales, a pesar de que los aportes de nutrientes se han reducido bastante desde los años 80′.

Las condiciones de hipoxia y anoxia en el fondo, debidas a la degradación bacteriana de la materia orgánica y la pobre ventilación de las aguas, favorecen la liberación de fósforo desde los sedimentos, alimentando la proliferación de cianobacterias fijadoras de nitrógeno durante el verano.

Dichas cianobacterias no son perjudiciales en sí mismas: cumplen un papel ecológico importante ya que su habilidad para capturar N2 disuelto permite transformarlo en compuestos asimilables para los niveles tróficos superiores.

El problema es que su crecimiento descontrolado en superficie (>200 μg (peso húmedo)/L) y posterior sedimentación estimulan la actividad microbiana en los sedimentos alimentando el “círculo vicioso”. Se calcula que los niveles bajos de oxígeno han dañado y disminuido la fauna bentónica en 1,7 millones de toneladas.

El rectángulo en el sur del Báltico indica la localización del bloom de cianobacterias en la imagen inferior: Fuente: NASA

En el último siglo las condiciones de hipoxia y anoxia se han multiplicado x12 en el Báltico (de 5.000 a 60.000 km2).  Esta situación tiene repercusiones a todos los niveles del ecosistema, ya que empobrece la biodiversidad vegetal y animal favoreciendo el desarrollo de proliferaciones “oportunistas” de cianobacterias filamentosas u otras microalgas.

Aunque su variabilidad interanual es enorme, los blooms masivos de cianobacterias eran un fenómeno esporádico hace un siglo que se ha convertido en habitual durante las últimas décadas.

Bloom de Nodularia en el Báltico (11/VIII/2015). Arriba en el centro hay señalado un barco. Fuente: NASA

Aphanizomenon, Nodularia y Dolichospermum son los principales géneros responsables y aprox. 1/3 de dichas proliferaciones son debidas a una especie tóxica: Nodularia spumigena, sobre todo en las regiones central y sur del Báltico (Aphanizomenon domina en el norte).

Las Nodularinas que produce N. spumigena son compuestos hepatotóxicos y el riesgo sanitario y el desagradable aspecto (espuma, mal olor) que ocasionan sus proliferaciones provocan el cierre cada verano de numerosas playas en el sur del Báltico, concretamente en Polonia.

Pasemos a los dinoflagelados tóxicos…

En 1997 se produjo por primera vez una proliferación de Alexandrium ostenfeldii, que además ocasionó una tremenda bioluminiscencia tal y como observaron los pescadores locales en Åland.

Alexandrium ostenfeldii (teñido con calcoflúor). Autor: René. Fuente: Photomacrophotography.net

En agosto de 2001 una proliferación similar acompañada de bioluminiscencia volvió a suceder en el Golfo de Gdansk (Polonia) y desde entonces las proliferaciones de dicha especie y su bioluminiscencia se registran en el Báltico de modo habitual todos los años.

A. ostenfeldii produce toxinas paralizantes y los experimentos con cultivos demuestran que sus poblaciones en el Báltico están adaptadas a un rango de salinidades de 6-25, distinto al de sus congéneres marinos. De hecho A. ostenfeldii es la única especie de su género en el Báltico y sus proliferaciones las únicas responsables de fenómenos de bioluminiscencia en este mar.

Es más >>> Le Tortorec y col. (2016) confirmaron la presencia del gen luciferasa (lcf) en todos los cultivos de A. ostenfeldii aislados del Báltico y su relación con la producción de bioluminiscencia, planteando la posibilidad de utilizar este bonito fenómeno para detectar la presencia de proliferaciones de A. ostenfeldii !!

Para mejorar la salud del Báltico es importante rehabilitar los hábitats naturales dañados: humedales, poblaciones de macroalgas y fanerógamas, que actúan como filtros naturales del exceso de nutrientes preservando la estabilidad de los ecosistemas del Báltico. Pero esto no es suficiente…

La caza y la pesca han tenido un enorme impacto y modificado sustancialmente el ecosistema original del Báltico. Veamosa lo largo del último siglo dicho ecosistema ha sufrido 3 grandes cambios:

Ecosistema natural del Báltico. Fuente: HELCOM (2010)

El primero de ellos (a comienzos del s.XX), fue el declive de las poblaciones de focas y marsopas por culpa de la caza masiva, lo que provocó como efecto rebote liberar a las poblaciones de bacalao del control de sus predadores naturales.

El segundo cambio vino del incremento de nutrientes y la eutrofización generalizada en el Báltico durante la segunda mitad del s.XX, que aumentó la productividad de sus aguas. A pesar de las consecuencias negativas que discutimos antes, esto disparó las poblaciones de bacalao cuya supervivencia en las fases iniciales del ciclo de vida se vio favorecida por la mayor productividad.

Y por último, el desarrollo de la industria pesquera a gran escala a finales de los 80′, que diezmó al bacalao limitando sus poblaciones a la zona sur del Báltico, y multiplicó a su vez la de una de sus presas: el espadín. Su otra presa favorita, el arenque, ha caído gradualmente desde los años 70′ con una ligera recuperación durante la última década.

Todo ello ilustra los efectos en cascada que tienen los cambios en el ecosistema, que te benefician o perjudican según la posición que ocupes en la cadena trófica. En el caso de la eutrofización, el efecto general ha sido que en las bahías y lagunas costeras las poblaciones de macrófitas han declinado a favor de la dominancia del fitoplancton, incluyendo los blooms mencionados de cianobacterias y proliferaciones ocasionales de macroalgas.

Marsopas del Báltico (Phocoena phocoena). Autor: Solvin Zankl. Fuente: Ascobans

Sin embargo, no todo son malas noticias. Se ha comprobado una recuperación gradual en las poblaciones de mamíferos y aves marinas gracias a que la presión de factores como la caza y la contaminación ha disminuido en las últimas décadas. Asimismo, el esfuerzo pesquero sobre el bacalao se ha reducido a niveles sostenibles acordes al plan de gestión a largo plazo establecido por la UE (Anon. 2007) y se confía en que aumenten los stocks en un futuro próximo.

En cualquier ecosistema los desequilibrios pueden llegar de dos direcciones: los niveles inferiores y superiores de la cadena trófica. Así que la recuperación integral del Báltico que propugnan organizaciones como HELCOM sólo puede conseguirse actuando en ambos niveles. No sólo reduciendo la entrada de nutrientes sino permitiendo que los niveles superiores, focas y marsopas, vuelvan a ocupar la posición que nunca debieron perder…

Referencias:

-Alessandro O. Understanding the spatio-temporal dynamics of demersal fish species in the Baltic Sea. Aqua Introductory Research Essay 2015:1. Department of Aquatic Resources, Swedish University of Agricultural Sciences, Drottningholm Lysekil Öregrund. 29 pp. (2015)
-Anon. Council Regulation (EC) No 1098/2007 of 18 September 2007 establishing a multiannual plan for the cod stocks in the Baltic Sea and the fisheries exploiting those stocks, amending Regulation (EEC) No 2847/93 and repealing Regulation (EC) No 779/97. Official Journal of the European Union, L 248/1, 22.9.2007
-HELCOM. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 122 (2010)
-HELCOM. Measuring progress for the same targets in the Baltic Sea. 48 pp. (2017)
-Le Tortorec A. y col. Diversity of luciferase sequences and bioluminescence production in Baltic Sea Alexandrium ostenfeldii. Eur. J. Phycol. 51:317-327 (2016)
-Wolfe A.P. y col. A new proposal concerning the botanical origin of Baltic amber. Proc. R. Soc. B. 276:3403–3412 (2009)

 

 

El mar es una sopa de virus

¿Qué distingue a un ser vivo de un objeto inanimado?

El análisis de su composición atómica nos sacaría de dudas pero no explica cuándo y por qué surge la vida.

La naturaleza del mundo según el premio Nobel de Física Frank Wilczek (Crítica, 2016).

Los átomos no albergan un soplo de vida. Tampoco las partículas subatómicas, un conjunto diverso y alucinante, terra incognita para biólogos e infinito campo de estudio para físicos como Frank Wilczek.

Aún así, no dejo de imaginar que existe alguna conexión entre la vida y el comportamiento y la energía de todas esas partículas que hemos descubierto en el último siglo gracias a inventos como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Resulta intrigante pensar cómo esas partículas y átomos se organizaron en moléculas cada vez más complejas y abundantes, hasta el punto de trascender de una sopa salada para aislarse del medio y organizarse en células primitivas.

Con ellas multiplicaron su crecimiento y la existencia por todo el planeta replicadas en nuevas copias según el manual de instrucciones de sus ácidos nucleicos (al comienzo quizás ARN y luego ADN).

La supervivencia de las primeras formas de vida dependía de los recursos inertes de un planeta desolado. Después se diversificaron y algunas se especializaron en conseguir energía a partir de otros seres vivos e incluso reproducirse gracias a ellos.

Las características que definen a la vida son muchas, pero en todas ellas las células son la unidad básica de los tres reinos de los seres vivos: arqueas, bacterias y eucariotas.

Por debajo del nivel de organización celular están los virus, justo en la frontera entre un ser vivo y un pedrusco. “Partículas subatómicas” de la biología que no llegan a células ergo no están vivos.

Los virus carecen de metabolismo propio: son agentes infecciosos incapaces de crecer o reproducirse fuera de una célula. En fase extracelular (virión) son inertes y constan de ácidos nucleicos (ADN o ARN) y una cubierta de proteínas. Cuando infectan una célula cobran vida a expensas del huésped, condenado a una cuenta atrás en la que fabricará y liberará nuevos virus, a la espera de otro ciclo de infección.

Son extremadamente resistentes y se han llegado a aislar virus viables (Mollivirus sibericum) con 30.000 años de antigüedad en el permafrost siberiano.

Biomasa relativa y abundancia de procariotas, protistas y virus en el océano. Fuente: Suttle y col. (2007)

En el medio marino los virus pueblan por millones cada mililitro de agua (15 veces más que las bacterias y arqueas). Correlacionados con la productividad marina, son más abundantes en los primeros 250 metros, disminuyendo desde la costa hacia el océano abierto.

Los virus representan el 94% de las partículas con ácidos nucleicos y sólo el 5% de la biomasa total por su pequeño tamaño (<0.2 micras). Sin embargo, existe una minoría de virus gigantes que pueden ser visibles al microscopio óptico y superar a las bacterias en tamaño (0.2-1.5 micras) y longitud del genoma (>200 kb).

Emiliania huxleyi y el virus gigante EhV-86. Autor: Michaelson et al (2010). Fuente: Trends in Plant Science

Entre los virus gigantes hay ejemplos que afectan a eucariotas (incluyendo a microalgas como Emiliania huxleyi, Micromonas pusilla, Phaeocystis, Aureococcus y Chlorella) y bacteriófagos (virus que infectan sólo a procariotas: Prochlorococcus marinus).

La mayoría de virus marinos en forma libre se consideran infecciosos, aunque por precaución se les suele denominar “partículas como virus” (VLP en inglés: Virus Like Particles).

Una vez infectan al huésped, los virus pueden desarrollar un ciclo lítico (en el que destruyen al hospedador después de reproducirse) o lisogénico (recombinándose con el ADN del hospedador) donde se mantienen inactivos como prófagos y pueden reproducirse en las células lisogénicas hasta que un cambio ambiental active la fase lítica. Esto resulta muy útil como estrategia de supervivencia y reproducción cuando el hospedador se torna escaso en el medio.

Cuanto más leo sobre los virus más pienso en el mar como una sopa de bacterias y algas infectadas que revientan por doquier, mientras que el resto del plancton se aprovecha de sus restos para crecer…

NOTA CURIOSA: los virus también son estrategas de la r y de la K

Las especies oportunistas (de crecimiento rápido y grandes oscilaciones en su población) se denominan en ecología estrategas de la r, y las especialistas (menor crecimiento y poblaciones en equilibrio), son de la K. En el típico ejemplo de colonización de un nuevo sustrato, los oportunistas (r) se adelantan en los terrenos vírgenes mientras que los especialistas (K) les comen la tostada a medida que madura el ecosistema…

La enfermedad de la coliflor que afecta a peces como este pobre, es producida por virus del género Caulimovirus (CaMV). Fuente: Reefnation

Pues bien, virus y huéspedes coexisten a lo largo de un rango continuo de estrategas r y K. Muchos virus se pueden considerar oportunistas, con tiempos cortos de infección y muy destructivos (líticos). Tal es el caso, aparentemente, de la mayoría de los virus que infectan bacterias, microalgas y protistas en general.

Durante proliferaciones monoespecíficas de Emiliania huxleyi, Phaeocystis globosa o Heterosigma akashiwo se han llegado a identificar altas proporciones de células infectadas en la población.

Ello revela que los virus pueden provocar, en ocasiones, elevadas mortalidades y el colapso de blooms de fitoplancton.

En cambio, a medida que aumenta la complejidad de los huéspedes (invertebrados, peces y mamíferos marinos), los virus estrategas de la K se vuelven dominantes, asociados de forma estrecha y no virulenta a su huésped, con mortandades esporádicas altas.

Se calcula que los virus pueden transformar hasta el 26% del carbono fijado en fotosíntesis en materia orgánica disuelta por la lisis celular del plancton marino. Esto supone un impacto potencial en el clima del planeta a través de la “bomba biológica“: la capacidad del océano profundo para capturar el carbono de la atmósfera gracias a la materia orgánica particulada que sedimenta de la superficie.

Teóricamente el efecto de la actividad viral aumentaría la eficacia de la bomba biológica al 1) retener más nutrientes (materia orgánica disuelta rica en nitrógeno y fósforo) que estimularían la productividad primaria en las capas superiores del océano y 2) aumentar la sedimentación relativa de carbono (materia orgánica particulada: organismos infectados y restos de paredes celulares).

Los virus transportan una mochila genética diversa. El genoma de los virus codifica muchos genes implicados en la producción de la nueva generación de viriones a cargo del huésped, pero también se encuentran genes relacionados con otras funciones (síntesis de vitaminas, respuesta al estrés, motilidad, quimiotaxis, etc), que pueden beneficiar al huésped antes de la lisis celular.

Myovirus P-SSM2 (A, B) y P-SSM4 (C,D), los mismos que afectan a Prochlorococcus. Las barras indican 100 nm. Autor: Sullivan y col. (2005). Fuente: OPENi

En el caso de los fagos que infectan cianobacterias (Synechococcus y Prochlorococcus) se ha descubierto algo excepcional: genes fotosintéticos !! Los daños intracelulares asociados a la infección viral provocan un descenso en la actividad fotosintética del huésped y se piensa que dichos genes servirían para mantener la maquinaria fotosintética del “muerto viviente” el tiempo justo para terminar con éxito el ciclo lítico produciendo nuevos fagos.

Lindell y col. (2004) los secuenciaron y situaron en un árbol filogenético, y descubrieron que los genes fotosintéticos de los fagos de Synechococcus y Prochlorococcus se alineaban con los de sus respectivos huéspedes. Proceden de ellos.

En el caso de Prochlorococcus, los genes del fago se repartían entre distintos grupos genéticos de Prochlorococcus, lo que sugiere intercambios múltiples entre huésped y fago.

Se trata de un hallazgo fascinante…dichos genes fotosintéticos pueden transmitirse entre las poblaciones del huésped dada la existencia de recombinación genética entre los fagos y el ADN del huésped. Su transferencia y adquisición (así como la de otros genes relacionados con múltiples funciones), podrían ser una fuente de riqueza genética, contribuyendo a modelar los nichos ecológicos que ocupan diferentes especies o ecotipos adaptados a distintas condiciones de luz como en el caso de Prochlorococcus.

Referencias:

-Lindell D y col. Transfer of photosynthesis genes to and from Prochlorococcus viruses. PNAS 101:11013-018 (2014)
-Sime-Ngando T. Environmental bacteriophages: viruses of microbes in aquatic ecosystems. Front. Microbiol. 5; doi: 10.3389/fmicb.2014.00355 (2014)
-Sullivan MB y col. Three Prochlorococcus cyanophage genomes: signature features and ecological interpretations. PLoS Biol. 3(5): e144; doi: 10.1371/journal.pbio.0030144 (2005)
-Suttle CA. Marine viruses — major players in the global ecosystem. Nature Rev. Microbiol DOI: 10.1038/nrmicro1750 (2007)
-Wilhelm SW y col. A Student’s Guide to Giant Viruses Infecting Small Eukaryotes: From Acanthamoeba to Zooxanthellae. Viruses 9 (46); doi:10.3390/v903004 (2017)

La importancia de llamarse Alexandrium

Este blog es monotemático: algas, algas y más algas!! Consciente de que el menú puede caerles pesado mezclo a menudo otros ingredientes (como el queso, el aceite de oliva y el pollo sobre una lechuga iceberg).

Odontella aurita. Autor: Pavel Skaloud. Fuente: botany.natur.cuni.cz

Hoy les serviré una “lechuga” enorme (la taxonomía de Alexandrium) con un “pollo” muy sabroso (un debate entre científicos).

Odontella aurita (Agardh, 1832) es una bella diatomea que ha cambiado de nombre sólo una vez desde su descripción original como Diatoma aurita (Lingbye, 1819)

Callithrix aurita. Autor: Sávio Bruno. Fuente: Arkive.org

Su nombre, aurita, quiere decir “orejas largas”. En la diatomea hay que echarle mucha imaginación, pero hay otras especies en las que el epíteto “aurita” resulta evidente y más que justificado. Como en el mono tití Callithrix aurita.

Las algas no tienen orejas pero sí otros atributos que inspiran muchas veces sus nombres.

Por ejemplo, Alexandrium catenella, descrita como una especie formadora de cadenas, protagonista de la entrada de hoy.

El género Alexandrium lo describió Youssef Halim (1960) después de una marea roja de Alexandrium minutum (la especie tipo, diminuta) en el puerto de Alejandría (Egipto, imagen de portada).

En Alexandrium se encuentran diversas especies productoras de toxinas paralizantes (saxitoxinas), responsables de algunas de las proliferaciones más dañinas del mundo, tanto para la fauna marina como para la salud pública.

Muchas especies del género Alexandrium se describieron a lo largo del s.XX originalmente como Gonyaulax o Protogonyaulax, en base a criterios morfológicos: la “fórmula” de sus placas (numeración y organización), dimensiones de las células, y otros caracteres como la capacidad de formar cadenas o la presencia de un porito en la zona ventral (en la primera placa apical, donde se insertan los flagelos de la célula).

Ilustraciones originales de Whedon & Kofoid (1936). Fuente: WORMS

Por ejemplo, en 1925, Marie V. Lebour describió un pequeño organismo, Goniaulax tamarensis, en el estuario del río Tamar cerca de Plymouth (Reino Unido). Dicha especie (=Alexandrium tamarense) sabemos hoy en día que no es tóxica.

En 1936, Whedon y Kofoid describieron con gran profusión de detalles dos organismos: Gonyaulax catenella y acatenella, responsables de intoxicaciones por consumo de moluscos bivalvos en la costa de California (EEUU).

G. catenella era “achatada” y formaba cadenas (4 o más células), mientras que G. acatenella constaba sólo de células individuales.

Lo que no sabían era que ninguna especie forma cadenas todo el tiempo y que dicha capacidad varía según el estado fisiológico y el ciclo de vida.

Evolución temporal de G. catenella (línea continua, logaritmo de céls/litro) y G. acatenella (discontinua). Fuente: Whedon & Kofoid (1936)

 

No se trataba de especies distintas sino del desarrollo y caída de una población (que forma cadenas en la fase activa de crecimiento y se disgregan en células individuales al final de la proliferación).

A lo largo del s.XX se describieron nuevas especies de Gonyaulax y Alexandrium hasta que en 1985 Enrique Balech transfirió muchas de las primeras al género Alexandrium, describiendo 7 nuevas especies, entre ellas Alexandrium fundyense.

Su descripción era sucinta, apenas un par de frases:”very close to A. excavatum but constantly lacking ventral pore. Perhaps a subspecies […]. Distribution in the Bay of Fundy”.

Bahía de Fundy. Fuente: www.ferries.ca

En la bahía de Fundy (Canadá) se había identificado también otra especie similar: el Alexandrium tamarense de Lebour, que sólo se diferenciaba en la presencia del susodicho “porito”. Pero este A. tamarense sí era tóxico, a diferencia del “original”. Vaya lío…

Con el tiempo resultó evidente que existían una variedad de formas intermedias entre A. tamarense/A. catenella/A. fundyense y que los criterios morfológicos que se habían establecido para diferenciarlas eran variables. Es decir, se trataba de especies crípticas difícilmente distinguibles bajo el microscopio.

Y llegó la genética para barajar otra vez las cartas...

En los 90′ la aplicación de técnicas moleculares revolucionó el panorama. Las secuencias genéticas de los cultivos de A. tamarense/A. fundyense/A. catenella formaban parte del “complejo de especies Alexandrium tamarense“, cinco grupos moleculares cercanos, aunque claramente diferenciados. Al principio se les designó por el origen geográfico pero luego se demostró que este criterio tampoco servía y se optó por lo fácil: emplear números del I al V.

IMPORTANTE: en Norteamérica y Suramérica sólo se ha detectado el Grupo I.

Distribución geográfica de grupos del complejo “A. tamarense“: I (círculos), II (cuadrados), III (triángulos), IV (diamantes), V (estrellas). En negro los grupos tóxicos. Fuente: Fig. 1, Lilly y col. (2007)

Los V grupos genéticos del complejo “A. tamarense” se añadieron a la denominación de especies tradicional y se usaron durante dos décadas para identificar con mayor precisión la naturaleza de los cultivos (solo eran tóxicos los grupos I y IV).

Estos grupos sugerían la existencia de distintas especies pero nadie atacó este asunto hasta 2014 cuando John y col. propusieron las siguientes equivalencias: A. fundyense (grupo I), A. mediterraneum (grupo II), A. tamarense (grupo III), A. pacificum (grupo IV) y A. australiense (grupo V).

Alexandrium catenella (islas Huichas, región de Aysén, Chile). Autor: Pablo Salgado

 

Los más atentos echaréis de menos una especie: A. catenella

John y col. optaron por A. fundyense para el Grupo I dado que todas las secuencias con ese nombre pertenecen a dicho grupo genético, desechando la denominación de A. catenella en base a razonamientos bastante discutibles.

La historia podía haber terminado ahí, pero ¿quién dijo miedo? John y col. se lo jugaron todo a doble o nada. Sometieron su decisión de borrar del mapa a Alexandrium catenella a las más altas instancias taxonómicas con una propuesta oficial (2302) a la revista Taxon.

Esta revista publica los informes del comité para la nomenclatura de las algas, (algo así como el “Tribunal Supremo Taxonómico”), que otorga validez a las especies siguiendo el “código de Melbourne” (ICN: código Internacional de nomenclatura para algas, hongos y plantas).

La propuesta 2302 cosechó también en Taxon la respuesta de otro grupo de investigadores, Fraga y col. (2015) quienes, como abogados defensores de A. catenella, publicaron una réplica rebatiendo 6 razonamientos de John y col. Entre ellos elegí el nº5:

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

John y col.:Alexandrium catenella podría en principio sustituir al nombre de A. fundyense y aplicarse a todos los cultivos del Grupo I porque su descripción original (Whedon & Kofoid, l.c.) es anterior a la de A. fundyense (Balech, l.c. 1985). Sin embargo muchos estudios sobre cultivos del Grupo I han utilizado el nombre de A. fundyense y el cambio de nomenclatura provocaría una considerable confusión a la comunidad científica”.

 

Fraga y col.: “De acuerdo con el Art. 51.1 del ICN “un nombre legítimo no debe ser rechazado meramente porque su epíteto es inapropiado o desagradable, o porque otro sea preferible o más conocido […] o porque ha perdido su significado original”.

 

Alexandrium catenella tenía prioridad según el ICN simplemente por antigüedad (1936 vs 1985). Por si fuera poco, su descripción original era mucho más completa que la de A. fundyense.

En la localidad original de A. catenella (región de S. Francisco, California) sólo se han descrito secuencias del Grupo I y tanto investigadores como personal involucrado en la vigilancia de las frecuentes proliferaciones tóxicas de Alexandrium en la costa oeste de Norteamérica, Chile, Argentina y el suroeste de África reconocen históricamente el término A. catenella. Mientras, A. fundyense se ha empleado principalmente en estudios locales de la costa este de Norteamérica, en la bahía de Fundy  y golfo de Maine. Pero en la justicia todo es posible y hasta que el juez dicta sentencia no hay nada escrito.

Y el “juez” se pronunció en febrero de 2017. El comité para la nomenclatura de las algas publicó en Taxon su informe nº15 en el cual (por 12 votos a favor y 1 en contra), rechazaba la propuesta 2302 convencida por los argumentos de Fraga y col., dando prioridad a la nomenclatura de A. catenella sobre A. fundyense (Fin)

Agradecimientos: a Santi Fraga por información empleada para elaborar esta entrada.

Referencias:

-Fraga S. y col. Arguments against the proposal 2302 by John & al. to reject the name Gonyaulax catenella (Alexandrium catenella). Taxon 64:634-635 (2015)
-John U. y col. Formal Revision of the Alexandrium tamarense Species Complex (Dinophyceae) Taxonomy: The Introduction of Five Species with Emphasis on Molecular-based (rDNA) Classification. Protist 165:779-804 (2014)
-John U. y col. (2302) Proposal to reject the name Gonyaulax catenella (Alexandrium catenella) (Dinophyceae). Taxon 63: 932-933 (2014)
-Lilly E.L. y col. Species boundaries and global biogeography of the Alexandrium tamarense complex (Dinophyceae). J. Phycol. 43:1329-1338 (2007)
-Prud’homme van Reine W.F. Report of the Nomenclature Committee for Algae: 15. Taxon 66:191-192 (2017)
-Whedon WF & Kofoid CA. Dinoflagellata of the San Francisco Region. I. on the skeletal morphology of two new species: Gonyaulax catenella and G. catenella. Univ. Calif. Publ. Zool. 41:25-34 (1936)

Jugando a la ruleta rusa

Hoy trataremos de parásitos de microalgas y de su estrategia para infectarlas. Pero antes les hablaré de otro parásito cercano genéticamente. El responsable de la malaria en humanos: Plasmodium.

Plasmodium falciparum (fase gametocito, en azul), entre glóbulos rojos de la sangre. Autor: M. Llinás. Fuente: Penn State University

Plasmodium es un género de protistas heterótrofos (Alveolata, phylum o subphylum Apicomplexa) que infecta animales (mamíferos, reptiles y aves), usando como vectores a varios géneros de mosquitos (Culex, Aedes, Anopheles, etc).

Los Apicomplexa son endoparásitos que comparten un ancestro común con los dinoflagelados. Poseen un plástido modificado (apicoplasto) que ha perdido los pigmentos y su función fotosintética original.

El apicoplasto cumple tareas esenciales en el metabolismo de Plasmodium y ofrece una diana específica para tratamientos contra la malaria.

En 2008 Moore y col. publicaron en Nature la descripción de Chromeria velia, una especie fotosintética más próxima a Apicomplexa que a los dinoflagelados.

Chromera velia. Fuente: NCMA

La sorpresa fue que su cloroplasto carecía de clorofilas c (típicas de protistas en la línea evolutiva roja) y poseía como carotenoide principal un isómero de isofucoxantina.

Entre más de 100 especies de Plasmodium apenas 4 ocasionan malaria en humanos (5 si incluímos P. knowlesi que aunque afecta a macacos se ha descubierto recientemente que produce zoonosis: transmite malaria de animales a personas).

La OMS estima que en 2015 hubo 214 millones de casos de malaria con 438.000 muertes: la mayoría niños, en África.

No existen vacunas eficaces contra la malaria. Según la OMS, la más avanzada y prometedora es la RTS,S que actúa contra Plasmodium falciparum, la especie más mortífera a nivel global, dominante en África.

Anopheles freeborni. Fuente: CDC

Plasmodium se transmite mediante mosquitos Anopheles hembra pertenecientes a unas 30-40 especies de entre las más de 400 conocidas. ¿Por qué las hembras? porque son las que se alimentan de sangre (los machos, de néctar).

Aunque muchas especies de Anopheles son incapaces de transmitir el parásito a personas, otras se infectan fácilmente y producen grandes cantidades de esporozoítos, la fase del ciclo de vida que afecta a los humanos.

En mosquitos tiene lugar la reproducción sexual y en humanos la fase asexual. Al mosquito no le sucede nada, tan sólo es el vector. En él se desarrolla un “ooquiste”, que libera los esporozoítos que infectan a las personas tras la picadura del insecto.

Ciclo de vida de Plasmodium. Fuente: Parasitología clínica

La infección de Plasmodium parasita y destruye hepatocitos y glóbulos rojos, liberando de los últimos células sexuales (gametocitos) que ingieren los mosquitos al alimentarse, cerrando así su ciclo de vida.

Las distintas especies de Anopheles se consideran “antropofílicas” o “zoofílicas” según prefieran picar a humanos u otros animales.

Se piensa que las especies de Plasmodium que infectan mamíferos evolucionaron a partir de las que atacaban reptiles y aves…

…y los endoparásitos de microalgas son también Alveolata, como Plasmodium.

Pertenecen a dos phylum próximos a Apicomplexa: Perkinsozoa (géneros Parvilucifera y Rastrimonas) y Dinoflagellata (Amoebophrya). Rastrimonas afecta a microalgas de agua dulce: sólo se conoce una especie, R. subtilis >infecta> criptofíceas. Amoebophrya agrupa a 7 especies de dinoflagelados parásitos que afectan a radiolarios, cnidarios, quetognatos, ciliados, dinoflagelados y posiblemente más organismos marinos.

De Parvilucifera ya nos ocupamos en “Un alien bueno”. Son parásitos marinos que afectan únicamente a dinoflagelados. Son generalistas, afectan a múltiples géneros (excepto Parvilucifera prorocentri). Actualmente se conocen 5 especies, la última P. corolla (Reñé y col. 2017) descubierta en el litoral de Cataluña (Mediterráneo NO) e Islas Canarias (Atlántico NE).

En un trabajo reciente, Alacid y col. (2015) describieron en detalle el proceso de infección de Parvilucifera sinerae. Y sus similitudes con Plasmodium falciparum poseen un gran interés añadido…

Citando a la propia autora (Elisabet Alacid):”Aunque las coincidencias entre los dos parásitos son parciales, el hecho de tener en cultivo este modelo sencillo de hospedador-parásito marino […] permite utilizarlo como modelo de laboratorio para estudiar de forma segura ciertos aspectos importantes del parásito de la malaria” (Fuente: dicat.csic.es, 31-XI-2015).

Proceso de infección de Alexandrium minutum por el parásito Parvilucifera sinerae (microscopio confocal). La fluorescencia verde muestra el parásito, la roja es la clorofila de la célula hospedadora y la azul representa los núcleos, tanto del hospedador como del parásito. A) Célula de A. minutum infectada por una célula de P.sinerae. B) El parásito creciendo en el interior del hospedador a la vez que lo consume. C) Multiplicación del parásito. D) Descendencia del parásito, a partir de una sola célula de parásito surgen 250 nuevas. Autor: Alacid y col (2015). Fuente: DICAT.CSIC.ES

Mientras que Plasmodium desarrolla su ciclo de vida en los fluidos vitales del vector (mosquito) y animales, Parvilucifera habita en el medio marino y no utiliza ningún vector. Las propias zoosporas (equivalentes a los esporozoítos de Plasmodium), localizan e infectan nuevos huéspedes: dinoflagelados en vez de células hepáticas o de la sangre.

P. sinerae completa su ciclo de vida en 3-4 días desde las zoosporas móviles hasta la infección y desarrollo de un esporangio en el huésped que termina por destruirlo. Luego permanece latente hasta que una señal del medio activa la liberación de zoosporas.

Garcés y col. (2013) descubrieron el papel que juega el DMS (dimetilsulfuro) y su precursor (DMSP) para estimular la liberación de zoosporas a partir de los esporangios de P. sinerae. (Leer más aquí).

En ausencia de un vector ¿seleccionan las zoosporas de Parvilucifera a su huésped o todo depende del azar?

La virulencia de Parvilucifera es muy variable según el género de dinoflagelados, especies e incluso entre cepas de una misma especie.

Un estudio reciente del mismo grupo dirigido por Esther Garcés del ICM-CSIC (Alacid y col. 2016), exploró la posibilidad de que las zoosporas sean selectivas y escojan a los huéspedes más susceptibles.

Para ello, examinaron la atracción de las zoosporas hacia diminutas jeringas cargadas con DMS/DMSP o exudados de 3 tipos de cultivos de dinoflagelados >>> (1) altas tasas de infección (Alexandrium minutum), (2) que se infectaban poco (Heterocapsa niei) o (3) totalmente inmunes (Amphidinium carterae).

La primera conclusión del estudio fue que las zoosporas no se sentían atraídas por el DMS/DMSP. Y la segunda fue que los exudados de dinoflagelados sí atraían a las zoosporas, pero éstas se movían por igual hacia todas las jeringas. Es decir, no son selectivas.

Como en el juego de la ruleta rusa, disparan y disparan al azar hasta que alguna acierta y consigue iniciar una nueva infección !!

Amphidinium carterae “riéndose” de Parvilucifera sinerae. Autor: D. Vaulot. Fuente: WORMS

La abundancia relativa entre las especies de huéspedes potenciales determina las probabilidades de encuentro, el avance y los efectos de la infección en la población. La estrategia generalista de P. sinerae supone un cierto grado de especialización que permite mantener una población residual cuando los huéspedes más susceptibles se pueden contar con los dedos de una mano…

En una comunidad mixta dominada por huéspedes muy susceptibles las zoosporas invadirán rápidamente las especies más abundantes y el grado de infección será pequeño en las demás.

Por el contrario, en un escenario dominado por huéspedes más resistentes, P. sinerae se propaga antes entre la “minoría susceptible” porque los tiempos de generación son menores y el número de zoosporas mayor. Y luego la prevalencia de su infección será mayor entre las especies abundantes y resistentes atacadas ahora por un enemigo más numeroso !!

Referencias:

-Alacid E. y col. New Insights into the Parasitoid Parvilucifera sinerae Life Cycle: The Development and Kinetics of Infection of a Bloom-forming Dinoflagellate Host. Protist 166:677-699 (2015)
-Alacid E. y col. A Game of Russian Roulette for a Generalist Dinoflagellate Parasitoid: Host Susceptibility Is the Key to Success. Front. Microbiol. 7:769. doi: 10.3389/fmicb.2016.00769 (2016)
-Garcés E. y col. Host-released dimethylsulphide activates the dinoflagellate parasitoid Parvilucifera sinerae. ISME J. 7:1065-1068 (2013)
-Jephcott T.G. y col. Ecological impacts of parasitic chytrids, syndiniales and perkinsids on populations of marine photosynthetic dinoflagellates. Fungal Ecology 19:47-58 (2016)
-Moore R.B. y col. A photosynthetic alveolate closely related to apicomplexan parasites. Nature 451:959-963 (2008)
-Ralph S.A. y col. The apicoplast as an antimalarial drug target. Drug Resistance Updates 4: 145–151 (2001)
-Reñé A. y col. Life-cycle, ultrastructure, and phylogeny of Parvilucifera corolla sp. nov. (Alveolata, Perkinsozoa), a parasitoid of dinoflagellates. Eur. J. Phycol. 58:9-25 (2017)

Las algas suicidas

Envejecer y morir forma parte del ciclo de vida que heredamos de nuestros antepasados y que evoluciona de forma distinta en cada especie por la selección natural. Ambos conceptos resultan familiares en seres pluricelulares, pero no son sencillos de entender en microorganismos unicelulares. Por ejemplo el fitoplancton. ¿Las microalgas envejecen? ¿cuándo y por qué se mueren?

Cultivo de la diatomea Ditylum brightwellii. Autor: F. Rodríguez

Hablamos de fitoplancton senescente cuando sus poblaciones se deterioran en condiciones desfavorables, a menudo después de una proliferación que agota los nutrientes. En el laboratorio también observamos células y cultivos “viejos”, con alteraciones en su aspecto normal, color o tamaño, que no se dividen y languidecen o colapsan de repente.

Más allá de esto, que pueden ser “artefactos” de laboratorio, hasta hace pocos años se creía que el fitoplancton era casi inmortal. En teoría podía dividirse hasta el infinito y las pérdidas en el medio natural se explicaban por depredación y/o sedimentación.

Esto, que puede ser cierto para las diatomeas, no funciona tan bien en otros grupos del fitoplancton y para ajustar balances en el ecosistema suelen utilizarse expresiones como “autolisis”, “muerte natural” o “pérdidas internas” que no explican causas ni mecanismos.

En cultivos y en el medio natural se observan colapsos masivos después de proliferaciones (p.ej. de cianobacterias y dinoflagelados) y entre las razones biológicas suelen citarse infecciones por virus, bacterias o parásitos.

Sin embargo, a estos factores se ha unido en la última década el descubrimiento de que el fitoplancton puede “suicidarse” mediante muerte celular programada (MCP). ¿Pero qué sentido tiene autodestruirse?

Las diferentes enzimas de la familia de las caspasas (C), paracaspasas (PC) y metacaspasas (MC) en los reinos de la vida. Sólo faltan las Archaeas, que también tienen actividad caspasa. Fuente: Vercammen y col. (2007)

La MCP se describió hace casi un siglo en plantas como un mecanismo esencial para desarrollar y “esculpir” el organismo, diferenciando estructuras y funciones. Un ejemplo clásico de MCP es la caída de las hojas en otoño.

La MCP es una nueva expresión génica en la célula que activa un programa de autodestrucción mediado generalmente por enzimas proteasas (de la familia de las caspasas, metacaspasas, paracaspasas, etc). Dichas enzimas, relacionadas entre sí, están presentes en todos los reinos de la vida.

Cada una de nuestras células tiene la capacidad de apretar el botón rojo y saltar por los aires !! y mejor que así sea.

El estudio de la MCP en células animales se inició después de su descubrimiento en plantas, y ha progresado más por la relación entre el cáncer y los fallos en la MCP que permiten el crecimiento celular descontrolado en tejidos y órganos dañando su funcionamiento.

Cuando hablamos de muerte celular hay que distinguir entre necrosis y apoptosis, siendo ésta una manifestación morfológica de MCP.

Célula apoptótica. Autor: Steve Gschmeissner. Fuente: Pinterest

La necrosis es una muerte celular “desordenada”, no implica mecanismos genéticos, sólo la pérdida de integridad celular por un estrés insoportable. En cambio, la apoptosis es un proceso ordenado que comporta una serie de cambios morfológicos (fragmentación del ADN, disminución del volumen, formación de cuerpos apoptóticos) consecuencia de la MCP.

Existen otras manifestaciones de MCP como la paraptosis, producida por señales moleculares pero sin intervención de caspasas, que ocurre p. ej. en el cocolitofórido Emiliania huxleyi.

La MCP tiene sentido altruista en un sistema multicelular donde la muerte de células individuales otorga un beneficio para el sistema, bien aniquilando células infectadas, o liberando nutrientes que pueden absorber otras células, manteniendo la homeostasis celular (equilibrio entre división y muerte), regulando cambios ontogenéticos (diferenciación celular y desarrollo de órganos y sistemas), etc.

Poco o nada de esto parece aplicable al fitoplancton… 

Si los individuos de una población no comparten parentesco cada célula es “el sistema” y es inútil inmolarse (por no decir otra cosa) sin una recompensa genética evidente. El parentesco entre células cercanas es poco probable en poblaciones diluidas en el medio natural, excepto en el caso de especies formadoras de cadenas y colonias, o de proliferaciones masivas dominadas por una línea clonal. Dicha situación no parece habitual en el medio acuático y la mayoría de estudios indican que la variabilidad genética se mantiene elevada en las proliferaciones de fitoplancton.

La cuestión es si esas diferencias genéticas son más importantes que las adaptaciones que benefician al grupo y que pueden justificar comportamientos aparentemente altruistas. Al fin y al cabo todos son la misma especie.

La teoría de que la selección puede actuar a múltiples niveles en el fitoplancton (genes, individuos, grupos, especies y conjuntos de especies) es atractiva y significa que los individuos pueden interactuar entre sí contribuyendo a una mejor adaptación del grupo.

Parece lógico que sea así y no que las poblaciones de fitoplancton consten de entes aislados que ni compiten ni interactúan entre sí, como las piedras.

Incluso las bacterias disponen de comportamiento social: la “percepción de quorum“, que regula la expresión génica en función de la densidad de la población. El fitoplancton no va a ser menos.

La vida microbiana no es tan asocial como creíamos. De hecho se ha descubierto la existencia de “comunicación” entre los reinos procariota y eucariota. En concreto entre bacterias del género Sulfitobacter que estimulan la división celular de la diatomea Pseudo-nitzschia multiseries con la que están asociadas (Amin y col. 2015).

Los biofilms bacterianos favorecen la supervivencia y el crecimiento a través una diferenciación celular, mejorando la adaptación al medio. Con el mismo objetivo, los ciclos de vida del fitoplancton son harto complejos e incluyen fases con diferenciación celular, formación de colonias, etc.

Trichodesmium spp. Autora: Dolors Blasco (Leg 6 Malaspina; Océano Pacífico)

En 2004, Berman-Frank y col. descubrieron la existencia de MCP en la cianobacteria Trichodesmium spp., fijadora de nitrógeno y formadora de extensas proliferaciones en aguas tropicales y subtropicales.

Este organismo podría usar la MCP como estrategia para liberar fragmentos pluricelulares de las colonias (hormogonios), que actúan como dispersoras de la población, en condiciones desfavorables (limitación por hierro y fósforo, exceso de luz y estrés oxidativo).

Curiosamente, las metacaspasas se han detectado en cianobacterias marinas coloniales fijadoras de nitrógeno como Anabaena, Trichodesmium y Nostoc, pero no en géneros abundantes y cosmopolitas (aunque no formen blooms), como Prochlorococcus o Synechococcus, que han debido perderlas a lo largo de la evolución.

Entre el fitoplancton eucariota se han encontrado metacaspasas en las líneas evolutivas roja y verde: diatomeas (Thalassiosira), cocolitofóridos (Emiliania), dinoflagelados (Peridinium, Amphidinium, Symbiodinium), clorofíceas (Dunaliella), etc.

Quizás la MCP sea también una desafortunada consecuencia de la existencia de metacaspasas, que cumplen importantes funciones en la transición entre fases del ciclo de vida (de células vegetativas a formas de resistencia o fases sexuales), donde se lleva a cabo la destrucción controlada de ciertos componentes celulares.

Por otro lado, si las metacaspasas caen en manos del enemigo tienes un problema…!!

Emiliania huxleyi. Autor: Sergio Seoane

El cocolitofórido Emiliania huxleyi forma proliferaciones masivas en la superficie del océano que a menudo son infectadas y aniquiladas por virus.

Se conocían muchos virus específicos de E. huxleyi pero lo que no se supo hasta Bidle y col. (2007), es que “secuestran” y ponen a su disposición las metacaspasas de Emiliania como parte de su estrategia de replicación.

El cuento dice así: el enemigo (virus EhV1) roba las armas del castillo (maquinaria genética) y lo revienta desde dentro (activando MCP y la síntesis de metacaspasas). Por supuesto, después de vaciar la despensa y replicarse a sus anchas.

Y la moraleja es: “la expresión y activación de las metacaspasas en cada clon de E. huxleyi determina la susceptibilidad frente a la infección del virus”.

Si te gustó esta entrada puedes votar a “Fitopasión” en la categoría de medioambiente de los premios Blogs20minutos. –El plazo finaliza el 10 de marzo– Muchas gracias !!!

Referencias:

-Amin, S.A. et al. Interaction and signalling between a cosmopolitan phytoplankton and associated bacteria. Nature 522:98-101 (2015).
-Berman-Frank, I. y col. The demise of the cyanobacterium, Trichodesmium spp., via an autocatalyzed cell death pathway. Limnol. Oceanogr. 49: 997–1005 (2004).
-Bidle, K.D. & Falkowski, P.G. Cell death in planktonic, photosynthetic microorganisms. Nature Rev. Microbiol. 2: 643–655 (2004).
-Bidle K.D. y col. Viral activation and recruitment of metacaspases in the unicellular coccolithophore Emiliania huxleyi. PNAS 104:6049-54 (2007).
-Franklin D.J. y col. What is the role and nature of programmed cell death in phytoplankton ecology? Eur. J. Phycol. 41:1-14 (2007).
-Vercammen D. y col. Are metacaspases caspases? JCB 179:375-380 (2007).
-Von Dassow, P. & Montresor, M. Unveiling the mysteries of phytoplankton life cycles: patterns and opportunities behind complexity. J. Planton Res. 33:3-12 (2011).

 

La dama de las clorofilas

El Centro Oceanográfico de Vigo (IEO) en el día de la mujer y la niña en la ciencia.

La Organización de las Naciones Unidas, en su asamblea general de 22 de diciembre de 2015, proclamó el 11 de febrero de cada año como “Día internacional de la mujer y la niña en la ciencia“.

En dicha resolución se menciona que “el acceso y la participación plenos y en condiciones de igualdad en la ciencia, la tecnología y la innovación para las mujeres y las niñas de todas las edades son imprescindibles para lograr la igualdad entre los géneros y el empoderamiento de la mujer y la niña“.

Este objetivo es esencial en la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de la ONU, un plan de acción a favor de las personas, el planeta y la prosperidad, con la intención de fortalecer la paz universal y el acceso a la justicia.

Porcentaje (por sexo) del personal investigador CSIC 2015. Fuente: CSIC

La brecha en la proporción de mujeres investigadoras respecto a los varones aumenta a medida que subimos en las escalas científicas y cargos de responsabilidad institucionales.

Sobre las causas (El Mundo, 15-IX-2015 o Mujeres con ciencia, 11-II-2017), cabe insistir en que vivimos en un entorno social (al menos en mi país) donde existe un reparto anticuado de roles y estereotipos sexistas, en el que se concede menor valor (y repercusión en general) a los logros de las mujeres respecto a los varones.

La ciencia no es independiente de la sociedad y la cultura de cada país, y la gráfica anterior del CSIC subraya el hecho de que en España estamos lejos de alcanzar la igualdad entre mujeres y varones. Y eso que superamos la media europea: 39% de científicas en nuestro país por un 33% de media en la UE (EuropaPress, 7-II-2017).

Shirley W. Jeffrey. Fuente: Wright y col (2015)

En mi caso querría contribuir recordando a una científica, seguramente la de mayor prestigio que yo haya conocido (varones incluidos): Shirley Winifred Jeffrey.

El nombre de esta investigadora australiana surgía a menudo en nuestro laboratorio mientras realizaba la tesis. Mi tutor, Manuel Zapata, la tenía en un pedestal tanto por su trayectoria científica como por su personalidad.

Quienes la conocieron y trabajaron durante muchos años con ella le dedicaron dos artículos, uno de ellos en vida (Hallegraeff, 2012), conmemorando 50 años de investigación sobre las clorofilas c, y otro póstumo (Wright y col. 2015).

A finales de los 50′ se conocían las clorofilas a y b. Algunos científicos habían sugerido la existencia de una tercera clorofila: la “c“. Pero nadie había conseguido aislarla en estado puro y sólo había conjeturas acerca de su naturaleza química. Shirley consiguió en 1958 un contrato en el CSIRO para resolver el misterio y en 1962 publicó en Nature el método para la purificación y cristalización de la clorofila c en el alga parda Sargassum flavicans.

Cromatograma con las 3 etapas de purificación de la clorofila c (rayas diagonales) para librarla de lípidos contaminantes (círculos negros y blancos en las fracciones 1 y 2). Fuente: Jeffrey (1963).

En realidad, los cristales rojo-oscuro de clorofila c que había conseguido correspondían a dos pigmentos distintos, designados luego como clorofilas c1 y c2, que ella misma aisló y describió en trabajos posteriores.

Como curiosidad, en su boda con Andy Heron (zoólogo), éste le regaló un anillo con una esmeralda que lucía el mismo color que una disolución pura de clorofila c.

En los años 80′ Shirley describió la clorofila c3 en la haptofita Emiliania huxleyi, y detectó otras formas de clorofilas c que fueron descritas formalmente a lo largo de los años por sus spanish colleagues (J.L. Garrido y M. Zapata).

También descubrió a finales de los 60′ que las zooxantelas (microalgas simbiontes de los corales, género Symbiodinium), tenían pigmentos idénticos a los dinoflagelados libres del plancton, con el carotenoide peridinina como principal pigmento accesorio.

Asimismo Shirley fue la primera en detectar grandes cantidades de clorofila b en muestras del giro oceánico del Pacífico Norte, que hoy sabemos corresponden en su mayoría a la cianobacteria Prochlorococcus marinus, el organismo fotosintético más abundante del planeta (descrito por otra mujer, Chisholm y col. 1992, que al igual que Shirley firma S.W. Chisholm).

Era todo un carácter. Gustaaf Hallegraeff llegó como postdoc a su laboratorio a finales de los 70′, y recuerda cuando Shirley le dio con una guía de teléfonos en la cabeza tras discutirle la identificación de una microalga de la colección del CSIRO !! Él añade que tenía razón, pero…

Shirley fue directora del CSIRO Division of Fisheries entre 1981-84, impulsando proyectos que contribuyeron en gran manera al avance de los estudios de microalgas aplicados a la acuicultura en Australia. En reconocimiento le dedicaron la especie Navicula jeffreyae, utilizada como alimento para orejas de mar. La colección de cultivos de fitoplancton del CSIRO que ella misma impulsó (hoy ANACC) es una referencia mundial con más de 1000 cepas.

CSIRO Marine Laboratories (Hobart, Australia). Fuente: CSIRO

Pero sin duda, una de sus obras más importantes fue la monografía “Phytoplankton pigments in oceanography” (Jeffrey y col. 1997) publicada por SCOR-UNESCO, conocida como “Pigment Bible“. En 2011 se publicó un segundo volumen (Roy y col. 2011) en el que también participó asesorando sobre los colaboradores y como revisora.

Su carrera fue larga y productiva. La influencia de sus contribuciones, sobre todo en la caracterización de pigmentos, su análisis y aplicación al estudio del fitoplancton (primero mediante TLC y luego con HPLC a partir de los 80′), le valieron el reconocimiento por parte de la comunidad científica y de la sociedad.

Por citar varios ejemplos, en 1993 recibió la Orden de Australia (establecida en 1975 por la reina Isabel II para reconocer a ciudadanos australianos y de otros países por sus logros o servicios meritorios). En el 2000 recibió la Medalla Gilbert Morgan Smith de la Academia de Ciencias de EEUU (primera persona no estadounidense en recibirla), y en 2001 fue nombrada miembro asociado extranjero de dicha Academia.

Shirley era un modelo a seguir para las nuevas generaciones de investigadoras por sus logros científicos en una época en que la discriminación hacia las mujeres era moneda de uso común. Ella comentó que nunca se sintió marginada pero Wright y col. (2015) piensan que minimizó el asunto. Sin ir más lejos, Shirley firmaba sus artículos como S.W. Jeffrey y ella misma explicó así sus razones:

“When I started publishing my work as a young scientist, it was the convention for women to use their full first names so that their sex would be clear. I thought, ‘Why should sex come into it?’ so I always used my initials. And it did take people a long time before they found out that I was not a man!”

Shirley W. Jeffrey. Fuente: Wright y col. (2015)

La primera vez que visitó Inglaterra, el científico con el que iba a reunirse rechazó hablar con ella cuando se dio cuenta de que S.W. Jeffrey era en realidad la chica del impermeable rojo.

En el mismo artículo biográfico, Wright y col. (2015) incluyen una reflexión que llama tristemente la atención sobre la influencia de los prejuicios sexistas, también en Shirley: “She was a child of her time in this regard and unconsciously divided the world into things that men could do and things that women could do. This was a regular source of frustration to her female staff and colleagues, but it also limited her”.

En el año 2000 Shirley se encontraba en el CSIRO (Hobart, Tasmania). Aunque se había jubilado a los 65 no se lo dijo a nadie y nunca se consideró como tal. Continuaba acudiendo regularmente al laboratorio, inmersa en la investigación de toda su vida sobre pigmentos.

Aquel año se organizaba la IX Conferencia Internacional sobre Fitoplancton Tóxico en Hobart y allí fue donde coincidí con ella por primera vez. Después de una estancia de un mes en el CSIRO recuerdo que le regalamos una foto enmarcada con una puesta de sol en la ría de Arousa desde nuestro laboratorio.

La segunda y última ocasión que vi a Shirley fue en 2006 en la IAEA en Mónaco, durante las jornadas para la preparación del segundo volumen del libro de pigmentos del fitoplancton.

El recuerdo que guardo de ella es, sobre todo, el de su sonrisa. Así como hay gente siempre seria, Jeffrey parecía llevar la sonrisa de serie. Su voz y su aspecto físico parecían frágiles, pero aquella “entrañable abuelita” todavía jugaba al tenis y era además una consumada violinista.

Se trataba sin duda de una persona polifacética, genial y apasionada por su trabajo. Su legado científico, resumido por Wright y col. (2015; S.W. Wright, en este caso un señor), es la mejor despedida para esta entrada:

“First of course, would be her commitment to accuracy, what she called “the purity of the scientific literature.” Second, our writing should “read like a symphony,” meaning that it should be balanced, graceful, and coherent. Third, we should “think of the third world reader,” meaning that we should use clear, simple text for readers with English as a second language. But more generally, the vocabulary and structure of text should make the information easily accessible. Finally, we should see the beauty in life.

Referencias:

-Chisholm SW y col. Prochlorococcus marinus nov. gen. nov. sp.: an oxyphototrophic marine prokaryote containing divinyl chlorophyll a and b. Archives of Microbiology 157: 297-300 (1992).
-Hallegraeff G y col. Tribute to Shirley Jeffrey: 50 years of research on chlorophyll c. Phycologia 51:123-125 (2012).
-Jeffrey SW. Purification and Properties of Chlorophyll c from Sargassum flavicans. Biochem. J. 86:313-318 (1963).
-Jeffrey SW, Mantoura RFC, Wright SW [Eds] Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods. Monographs on Oceanographic Methodology no. 10, 661 pp. UNESCO Publishing, Paris (1997).
-Wright SW, Hallegraeff G, Mantoura RFC. Biographical Memoirs (S.W. Jeffrey). National Academy of Sciences 18 pp (2015). www.nasonline.org/memoirs

 

Animales antárticos

Nigger y su hamaca. Fuente: purr-n-fur.org.uk

Nigger era un gatito negro que vivía en un barco, un viejo ballenero llamado Terra Nova. Subió a él en Cardiff, en junio de 1910, buscando un rincón cálido y tranquilo. Cuando le encontraron el barco ya había zarpado.

Inconfundible por su bigote blanco, pronto se ganó el cariño de la tripulación. Los marineros le hicieron una hamaca en proa donde se recostaba como un sultán, con almohadón y todo. Además de Nigger, pululaban por el Terra Nova un gato persa y varias ardillas.

También había liebres y otros animales más fuertes y resistentes al frío: ponis siberianos y manchúes, y perros esquimales.

Todos, especialmente ponis y perros, iban camino del peor viaje del mundo.

El Terra Nova visto desde la popa. Autor: H. Ponting. Fuente: Pinterest

Los tripulantes de aquel buque con proa de hierro, propulsado con carbón y vapor (y estupendas vías de agua), formaban parte de la expedición de Robert F. Scott a la Antártida (1910-1913).

Durante la travesía murieron dos ponis y tres perros, pero en los países anglosajones los gatos tienen 9 vidas.

Nigger cayó al mar mínimo un par de veces. Para rescatarlo ponían el barco al pairo y bajaban en un bote. Cuando hizo falta lo reanimaron con brandy.

Glaciar Barne (cabo Evans, 2008). Autor: Adrian Bird

Por fin, el 1 de enero de 1911 su felina mirada contempló (distraída), el horizonte blanco y la inmensidad de hielo y nieve del mar de Ross.

Se adentraron en él hasta fondear cerca del cabo Evans, flanqueados al este por una imponente cordillera y al oeste por el contorno humeante del volcán Erebus.

Scott y sus hombres eligieron aquel lugar en la isla de Ross (unida por hielo al continente), para construir su base de invierno. Junto a ellos desembarcaron 19 ponis y 30 perros.

La cabaña de la expedición Terra Nova, en cabo Evans y el Erebus (3.743 m). Autor: F. Rodríguez

Nigger correteaba entre los marineros mientras se afanaban en descargar trineos, personas, animales, y toda clase de impedimenta despejando la cubierta y bodegas del Terra Nova.

Un día, mientras dormía, no sintió a varias orcas golpeando la bandeja de hielo junto al barco. Intentaban que los perros o el hombre que los controlaba se precipitasen al agua.

A Nigger le encantaba la grasa de foca de Weddell que le daban los marineros.

Era tan glotón que decían que imitaba a los antiguos romanos: comía toda la que podía para luego vomitar y seguir la bacanal.

Paisaje de Cabo Evans desde la cabaña del Terra Nova. A la isla negra le llamaban “Isla Inaccesible”. Autor: F. Rodríguez

El Fram (primer plano) y el Terra Nova (al fondo). Autor: H. Ponting. Fuente: Gettyimages

Después de varios días, el Terra Nova puso rumbo a un lugar cercano, la Bahía de las Ballenas.

Allí descubrieron un barco de casco redondeado como una cáscara de nuez: el Fram de la expedición noruega de Roald Amundsen. Se reunieron con ellos. Amistosos caballeros que no tuvieron reparos en comentar sus planes de lanzarse a la conquista del Polo Sur tras el invierno. Sin preguntar nada a cambio.

En sus palabras y gestos se apreciaba una firme determinación y el informe del encuentro llegó poco después a oídos de Scott.

Luego el Terra Nova regresó a Nueva Zelanda. Al año siguiente volvería para recoger a los expedicionarios.

Nigger desapareció durante una tempestad en el viaje de vuelta a Inglaterra. La última vez que le vieron estaba sobre la verga de gavia baja (vela trapezoidal del mástil), más arriba de lo que solía subir…

Apsley Cherry-Garrard en la cabaña de Cabo Evans. Autor: H. Ponting. Fuente: wikimediacommons

No hablaré de la carrera al Polo Sur sino del benjamín del grupo, Apsley Cherry-Garrard, un joven de 25 años, que anotaba en un diario sus vivencias en el equipo de Scott.

Cherry había estudiado lenguas clásicas e historia moderna en Oxford. De él decían que era “ayudante adaptable” y se empapó cuanto pudo de los conocimientos de sus compañeros más veteranos.

Orcas cerca de cabo Evans. Autor: Adrian Bird.

La suya fue una larga aventura, con varias expediciones en las que asistió a los trabajos científicos de un grupo que incluía biólogos, geólogos, meteorólogos, físicos, etc.

Vivió días felices y jornadas agotadoras muchos meses antes del trágico viaje al Polo Sur (del que solo recorrió una etapa).

Años después publicó “El peor viaje del mundo“, un relato apasionante que describe sus experiencias, la personalidad de sus compañeros y sus intereses científicos.

En su libro habla continuamente de focas, orcas, pingüinos, ballenas y aves, pero hay también lugar para las microalgas:

A menudo la parte inferior de los bandejones aparecía teñida de un extraño color amarillo. Este fenómeno se debe a unas diminutas plantas unicelulares llamadas diatomeas.

Diatomeas de la ensenada de McMurdo. Fuente: curso NSF 2008.

La vida flotante en la Antártida es densísima. <Las diatomeas eran tan abundantes en algunas zonas del mar de Ross que las redes grandes para plancton (que tienen 18 mallas por pulgada [1400 micras de luz]) quedaban en pocos minutos repletas de ellas y de otras especies de fitoplancton.

Es muy probable que en estas regiones las ballenas se alimenten tanto de las plantas como de los animales que componen el plancton> (Cherry-Garrard, 1922)

Vista de la barrera de hielo desde Cabo Crozier. En él se encontraba el criadero de emperadores. Acuarela de “Bill” Wilson. Fuente: Dailymail

Su relato no lo tituló así por el viaje al Polo Sur, sino en recuerdo del que él mismo realizó junto a “Bill” Wilson (médico, zoólogo y pintor) y “Birdie” Bowers, en busca de huevos de pingüino emperador. En pleno invierno antártico.

El interés de Wilson era estudiar la embriogenia del pingüino emperador. En aquella época se creía que el desarrollo embrionario resumía las vidas anteriores, la historia evolutiva de cada especie.

Estimaban que el emperador ocupaba una posición primitiva en el árbol evolutivo de las aves y que su embriogenia podía ofrecer datos acerca del “eslabón perdido” entre aves y reptiles.

Era la primera vez que alguien intentaba alcanzar un criadero de emperadores en esa época del año. A su regreso Cherry resumió el viaje con esta frase: “no teníamos palabras para expresar los horrores que habíamos pasado”.

Pingüinos de Adelia, en el borde del hielo cerca de Cabo Evans. Autor: Adrian Bird.

Durante cinco semanas soportaron terribles condiciones con temperaturas desde -30ºC (suaves) a -60ºC (inhumanas). Estuvieron al borde de la muerte pero les sonrió la suerte, la misma que luego abandonó a Wilson y Bowers en la expedición al Polo Sur.

Hut Point (enero 2008). Autora: Hazel

Consiguieron localizar un criadero con unos 100 emperadores a 70 millas del cabo Evans y traerse de vuelta tres huevos congelados. Cherry los entregó en 1913 al Museo de Historia Natural de South Kensington, donde no les hicieron mucho caso.

Al final los enviaron para su estudio en la Universidad de Edimburgo. Después de todo sus sufrimientos no fueron en vano…

Hut Point. Acuarela de “Bill” Wilson. Fuente: Dailymail

En aquellas expediciones solían hacer escala en la “Punta de la Cabaña” (Hut Point), un refugio construido por la expedición de Scott a bordo del Discovery (1901-04).

Cabo Evans y el refugio del Discovery están separados por 20 km pero aquellos héroes conversaban entre ambas por teléfono !!

Leí el libro de Cherry justo antes de visitar aquellos lugares en enero de 2008 gracias a un curso de la NSF, impresionado por la sensación de entrar en una especie de cápsula del tiempo.

El refugio de “Hut Point”, con la base McMurdo (EEUU) al fondo. Autor: F. Rodríguez

Hoy en día, la base de McMurdo (EEUU) está frente a Hut Point, y hasta cabo Evans se llega sin problemas en helicóptero.

En 2008 había mucho más hielo que en la época de las expediciones de Scott y la bahía frente a McMurdo estaba congelada.

Las investigaciones científicas que iniciaron aquellos pioneros continúan hoy en cada una de las bases antárticas, permanentes y temporales. Eso sí, en condiciones mucho mejores para personas y animales: ya nadie puede, ni necesita, cazar focas y pingüinos para sobrevivir !!

Uno de los perros (Chris) de la expedición de Scott. Autor: H. Ponting. Fuente:miepvonsydow

En 1993 se retiraron los últimos perros gracias a una cláusula del tratado antártico que prohibía la presencia de animales no nativos. El peligro real de contagio de enfermedades a las focas fue uno de los principales motivos.

Los ponis y perros de la carrera del Polo Sur fueron lo que la perrita Laika a la carrera del espacio. Amundsen sólo llevaba trineos de perros bien entrenados y constituyeron una de las razones de su éxito.

Los ponis de Scott aguantaron más de lo que cabría suponer pero el suyo fue un sacrificio inútil: no servían para “el viaje” de 1500 millas.

El Dr. Edward “Bill” Wilson y Nobby (octubre 1911). Autor: H. Ponting. Fuente: freezeframe

Sus nombres eran cuando menos curiosos: Willie Cansino, Jimmy Pig, Chinaman, Uncle Bill…de todos ellos el más fuerte era Nobby.

En una accidentada expedición de otoño consiguieron salvarle la vida saltando bandejones de hielo entre las orcas, mientras otros ponis terminaban en el mar.

La primavera siguiente emprendería el viaje al Polo Sur.

Si han llegado hasta aquí y tienen ganas de más, les recomiendo que lean el libro de Cherry.

Por mi parte prefiero dejar aquí esta historia, con el bueno de Nobby retozando en la nieve.

Referencias:

-Cherry-Garrard, A. El peor viaje del mundo. Ediciones B, 905 pp (2007).