Ice Age II

Weatherbird II, el barco de la empresa Planktos Inc.
Imagen disponible en http://www.treehugger.com/

A cuenta de la teoría sobre la limitación de la producción del fitoplancton por hierro (ver entrada anterior) surgió la idea de hacer negocio con el supuesto CO2 absorbido por el océano, a pesar de que el protocolo de Kyoto no mencionaba para nada esto de fertilizar el mar igual que una huerta.

El ejemplo más conocido fue el de la empresa Planktos Inc., que llegó a subastar créditos de carbono on-line sobre sus futuros experimentos. En 2006 su buque Weatherbird II ponía rumbo a las Islas Canarias para cargar 100 toneladas de hierro y realizar un experimento a gran escala en el Atlántico. Pero le fue denegado el permiso para entrar en puerto. En 2008 Planktos se declaraba en quiebra ante la dificultad de llevar a cabo sus planes por trabas legales, políticas, etc.

Entre 1993 y 2009 se hicieron 13 experimentos científicos de fertilización con hierro, principalmente en el océano Pacífico y Antártico, como el SOIREE (Southern Ocean Iron Release Experiment, 1999).

 

Los puntos rojos indican la localización de los experimentos
de fertilización del océano realizados en la última década.
Disponible en la web OCEANUS
http://www.whoi.edu/oceanus/index.do
Woods Hole Oceanographic Institution

El resultado fue siempre el mismo: tras echar hierro proliferaba el fitoplancton. En especial las algas de mayor tamaño, como las diatomeas formadoras de cadenas, que son las que más sufren la limitación de nutrientes. En cambio a las algas más pequeñas, ni fú ni fá…!!

Las proliferaciones duran varios días o semanas en el mejor de los casos, pero es difícil medir el transporte real de CO2 hacia el océano profundo.En general, la mayor parte del carbono absorbido por las algas se recicla en la capa superior del océano, así que al final tenemos “lo comido por lo servido“. Y además en algunos casos lo que se consiguió fue que proliferaran diatomeas tóxicas del género Pseudo-nitzschia.

 

Buque científico alemán “Polarstern”, que realizó un
controvertido experimento de fertilización
del océano Antártico (LOHAFEX) en enero 2009.

Intentar controlar el cambio climático fertilizando el océano no es realista ó siquiera aconsejable. Según los modelos disponibles, aún fertilizando el Océano Antártico durante 100 años la captura de CO2 no justificaría tal delirio. Por no hablar de la grave alteración en los ciclos biogeoquímicos y el ecosistema marino, donde podrían surgir compuestos con poderoso efecto invernadero, como el óxido nitroso y el metano. De ahí que la voz unánime de los científicos sea la de abandonar esta idea y no desviar más dinero a financiar este tipo de investigación.

Imagen disponible en “The Encyclopedia of Earth”
http://www.eoearth.org/article/Milankovitch_cycles

Pero sí es cierto que la fertilización masiva del océano ha influido en el clima del planeta en escalas geológicas recientes…

Como demuestra un artículo publicado en Nature en 2011 (Martínez-García y col.) que relaciona el aporte masivo de hierro al Océano Antártico con la intensificación de las glaciaciones en el Pleistoceno.

Pero las causas iniciales de las glaciaciones y épocas cálidas del planeta parecen ser cambios en la órbita terrestre: los Ciclos de Milankovitch. Las épocas frías producen sequías en el planeta, aumentan el aporte de polvo y arena desde los continentes y desiertos…y esto es lo que fertilizaría los océanos de forma natural, a una escala impensable para el hombre !

La pandilla de “Ice Age”

Estas glaciaciones sucedieron varias veces en el último millón de años, durante el Pleistoceno. La serie de películas “Ice Age” recrea este período, ya que aparecen animales como el mamut, los “dientes de sable”…y los primeros humanos !!

En vez de fertilizar el océano, hay otras formas de ayudar a que el Océano Antártico capture más CO2 , por ejemplo protegiendo a los cachalotes.

Cachalote (Physeter macrocephalus).
Autor: Brian J. Skerry
Imagen disponible en la web de National Geographic
Sí, porque las defecaciones líquidas de los cachalotes tienen mucho hierro, y al alimentarse en aguas profundas y “soltarse el vientre”, estimulan la productividad del fitoplancton. Se calcula que los 12.000 cachalotes que pueblan los mares de la Antártida favorecen la captura de 200.000 toneladas de CO2 cada año !

Así que los cachalotes son verdaderos “créditos de carbono”. Un ejemplo más de que preservar la biodiversidad no es un mero capricho, sino que tiene mucho que ver con proteger la salud de nuestro planeta…!!!

Referencias:

-Intergovernmental Oceanographic Commision. Ocean fertilization: a scientific summary for policymakers. UNESCO (2011). Disponible en http://unesdoc.unesco.org/images/0019/001906/190674e.pdf
-Lavery TJ et al. Iron defecation by sperm whales stimulates carbon export in the Southern Ocean. Proc. R. Soc. B 277:3527-3531 (2010).
-Martínez-Garcia A et al. Southern Ocean-dust climate coupling over the past four million years. Nature 476:312-315 (2011).
-Strong A, Chisholm S, Miller C, Cullen J. Ocean fertilization: time to move on. Nature 461: 347-348 (2009).
-Trick CG et al. Iron enrichment stimulates toxic diatom production in high-nitrate, low-chlorophyll areas.  PNAS 107: 5887-5892 (2010).

 

Ice Age I

A estas alturas todos sabemos que el CO2 aumenta desde la revolución industrial del s.XIX, y que su efecto invernadero es el principal sospechoso de la subida global de la temperatura. Por contra las plantas terrestres y el fitoplancton “limpian el aire” al consumir CO2 en la fotosíntesis y liberar oxígeno.

Imagen disponible en http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
Esta es la famosa gráfica con la medición del CO2 desde el Mauna Loa (Hawaii, iniciada por David Keeling en 1958), hasta abril 2012. En ella vemos la respiración del planeta. Las oscilaciones del trazo rojo muestran la variación de la fotosíntesis según las estaciones del año.

 

John H. Martin (1935-93)

 

El oceanógrafo John Martin saltó a los medios de comunicación en 1988 gracias a su publicación en Nature sobre la “hipótesis del hierro“. Su frase más famosa fue: “give me half a tanker of iron and I will give you another ice age” (dadme medio buque-cisterna con hierro y yo os daré otra glaciación). Esta teoría era muy “golosa” ya que sugería que la fertilización del océano con hierro podría servir para luchar contra el calentamiento global.

 

La ardilla más famosa del mundo…

Así pues, en los periodos de mayor crecimiento del fitoplancton, habría mayor consumo de CO2 y enfriamiento global, provocando incluso períodos glaciales…y viceversa.

¿Y qué pinta el hierro en todo esto? El hierro en el mar es un metal escaso, pero esencial para la fotosíntesis y el crecimiento de las algas, ya que actúa como cofactor de enzimas para asimilar nitrógeno, etc…en resumen: sin hierro no hay fitoplancton.

 

Polvo sahariano sobre las Islas Canarias.
Imagen disponible en la web Earth Observatory (NASA)
¿Y de dónde procede el hierro del mar? De aportes terrestres, a partir de los sedimentos, fuentes hidrotermales, volcanes, incluso icebergs…y uno de los mayores aportes de hierro procede del polvo en suspensión desde los desiertos.

El misterio a resolver en la época de John Martin era el siguiente…

En los océanos existen regiones con muchos nutrientes, como el océano Antártico ó el Pacífico NE subártico, pero el fitoplancton nunca prolifera a pesar de tener luz y nutrientes de sobra. Estas zonas se conocen como HNLC (del inglés High Nutrient Low Chlorophyll).

Mapa de clorofila (marzo 2012) disponible en la web
Earth Observatory (NASA)

Martin propuso que el crecimiento del fitoplancton estaba limitado por la escasez de hierro. Y añadiendo más hierro al mar en esas regiones estimularíamos el crecimiento del fitoplancton, así de simple.

Para validar su teoría de forma definitiva era necesario hacer un experimento a gran escala en océano abierto, ya que hasta entonces solo tenía evidencias indirectas y fertilización de volúmenes pequeños en botellas de plástico.

Islas Galápagos.
Imagen disponible (una vez más)
en la web “Earth Observatory” de la NASA.

Martin planeó ese gran experimento para 1993, cerca de las Islas Galápagos, en el Pacífico.

Pero falleció durante ese mismo año, sin llegar a comprobar el éxito de su experimento y la confirmación total de su teoría. Se abrieron expectativas de todo tipo ante la posibilidad de poder fertilizar el océano, controlar el calentamiento global y jubilar a David Keeling…!!

Pero lo que sucedió después lo veremos en la siguiente entrada…

Referencias:

-Martin JH, Fitzwater SE. Iron deficiency limits phytoplankton growth in the north-east Pacific subarctic. Nature 331: 341-343 (1988)
-The iron hypothesis. http://www.palomar.edu/oceanography/iron.htm

El rey del desierto…

Dos galaxias alineadas, descubiertas por el telescopio Hubble en 2006 cuando
estudiaba otra galaxia más cercana. Disponible en http://www.nasa.gov/home/

Igual que los nuevos telescopios permiten llegar a galaxias y planetas más lejanos, en el océano los avances tecnológicos también nos revelan nuevas formas de vida. Hoy hablaremos de un alga descubierta en 1988, la especie más pequeña y abundante en el mar…con todos ustedes la cianobacteria Prochlorococcus marinus.

Células tipo II (Prochlorococcus)
Imagen en Johnson & Sieburth (1979).

Era tan enana que se confundía con las bacterias, aunque ya teníamos alguna pista sobre ella. Como su imagen de 1979 por microscopía electrónica. En ella se veía un alga completamente distinta a las cianobacterias típicas (del género Synechococcus). No se sabía qué diantre de “bicho” era, y sus descubridores las llamaron “células tipo II”.

Poco después, a comienzos de los 80′, en el océano Atlántico subtropical, se detectó una señal desconocida estudiando pigmentos fotosintéticos. Era una nueva forma de clorofila que absorbía la luz de modo diferente a la clorofila a (la más abundante y universal en vegetales).
No lo podían saber tampoco, pero esa clorofila procedía de las mismas células.

Prochlorococcus (MIT9215).
Imagen disponible en http://proportal.mit.edu/
(“Prochlorococcus portal”, del laboratorio de Sally Chisholm)

Y todas las piezas del puzzle encajaron gracias a la citometría de flujo, una técnica “importada” de la medicina, que permite contar células individuales, estudiar su tamaño y tipo de fluorescencia.
La citometría detectó una señal intensa que provenía de células diminutas, con una fluorescencia roja muy débil. Y había muchísimas, cientos de miles por mililitro…

La importancia del descubrimiento mereció su publicación en la revista Nature. Luego, en 1992, se publicó la descripción “formal” de la nueva especie, Prochlorococcus marinus, por fin cultivada en el laboratorio.

Antes de Prochlorococcus se pensaba que las zonas lejanas de los océanos, pobres en nutrientes, eran auténticos “desiertos biológicos”. Con él aprendimos que en el desierto también había vida, simplemente nos faltaban los medios para verla.

Prochlorococcus marinus. Imagen disponible también en
el website “Prochlorococcus portal”.

El “reino” de Prochlorococcus se extiende entre 40ºN y 40ºS, desde la superficie hasta el límite de la luz, a 200 metros de profundidad.

El éxito de Prochlorococcus es su diversidad fisiológica, que se conoce como “tipos ecológicos” ó ecotipos. Para entendernos mejor, igual que hay plantas de exterior e interior según su tolerancia a la luz…pues lo mismo pasa con Prochlorococcus.Los ecotipos de luz alta se reparten en superficie y los de luz baja dominan en aguas más profundas…y gracias a sus clorofilas modificadas están mejor adaptados para absorber la débil luz en el fondo del mar.

Prochlorococcus es el rey cuando hay pocos nutrientes, en aguas profundas con mínimos de oxígeno…pero el frío lo lleva peor y sus poblaciones disminuyen mucho a partir de las latitudes subtropicales.

Y de acuerdo con su tamaño, su información genética también está reducida al mínimo!!! por poner un ejemplo, el genoma humano es unas 2.000 veces mayor que el de Prochlorococcus.

En la última década, se ha observado un leve aumento de las zonas pobres en nutrientes en los giros oceánicos, algo así como el avance de los desiertos sobre la tierra….

Si se confirma esta tendencia asociada con el cambio climático, el “rey” Prochlorococcus podría extender aún más sus dominios en el futuro…

Referencias:

-Gieskes, W. W. C., and G. W. Kraay. Unknown chlorophyll a derivatives in the North Sea and the tropical Atlantic Ocean revealed by HPLC analysis. Limnol. Oceanogr. 757–766 (1983).
-Johnson PW, Sieburth JM. Chroococcoid cyanobacteria in the sea: a ubiquitous and diverse phototrophic biomass”. Limnology and Oceanography 928-935 (1979).
-Parténsky F, Garckzarek L. Prochlorococcus: advantages and limits of minimalism. Ann. Rev. Sci. Mar 305-331 (2010).

 

Qué son esos pompones en el mar?

 

Puerto de Sta. María de Oia (Pontevedra). Autor: F. Rodríguez
Esta vez toca hablar de macroalgas, o sea, las algas “de toda la vida” que vemos en la playa y sobre las rocas.

El 30 de marzo en el puerto de Sta. María de Oia (45 km al sur de Vigo) había muchísimas “bolas rojas” flotando en el mar. No es raro ver en cualquier playa estos “pompones” que parecen de algodón…¡¡¡pero tantos juntos era espectacular!!!

Tenían el tamaño de la yema de un dedo y cubrían una gran extensión en la parte sur del puertito. ¿Y qué eran? pues una especie de alga roja llamada Asparagopsis armata, una “especie invasora” originaria del Hemisferio Sur (Australia, N. Zelanda, Chile) y cuyas primeras citas en Galicia datan de los años 30′.

El puerto de Oia está en una zona de costa rocosa (unos 30 km) desde Cabo Silleiro a la desembocadura del río Miño en A Guarda, justo el tipo de sustrato que necesita Asparagopsis armata para poder fijarse.

Los “pompones” son una fase del ciclo de vida en este alga roja, el tetrasporofito, tan diferente que hasta los años 40′ se pensaba que era otra especie: Falkenbergia rufolanosa.

Asparagopsis armata. Ilustración CXCII de WH Harvey
en Phycologia Australica (1855).
Disponible en http://www.phycology.ugent.be/harvey/

Asparagopsis es la fase de “gametofito” y se reproduce sexualmente para dar lugar a los “pompones” (fase Falkenbergia), que se dispersan flotando y liberan esporas microscópicas, futuras Asparagopsis.

En inglés también se le conoce como “Harpoon weed”, por la forma de pequeños arpones que tienen  algunas ramas, y que podemos ver en el dibujo de la izquierda, de W.H. Harvey quien describió esta especie en Australia en 1855.

Imágenes del gametofito de Asparagopsis 

rodeado de los “pompones” de la fase Falkenbergia

Asparagopsis tiene sexos separados, los gametofitos pueden ser machos (con ramas espermatangiales) ó hembras (con cistocarpos, la “bola” gorda en la ilustración de WH Harvey).
Los cistocarpos fecundados liberan esporas (carposporas) que dan lugar a la fase Falkenbergia, o sea, los pompones. El ejemplar que recogí era un “chico”, porque tenía ramas espermatangiales. WH Harvey también las incluyó en su ilustración y están señaladas con una flecha en la imagen siguiente.
Imágenes microscópicas de Asparagopsis armata. Autor: F. Rodríguez
La flecha amarilla señala una rama espermatangial, productora de gametos masculinos.
Asparagopsis armata tiene aplicaciones sanitarias y cosméticas, ya que de ella se extraen sustancias bactericidas, fungicidas y para cuidados de la piel. Estas sustancias son defensas químicas que favorecen su proliferación y la protegen de depredadores habituales de algas, como los erizos de mar, que evitan a Asparagopsis !! …
Imágenes de los “pompones” (la fase Falkenbergia) de Asparagopsis armata.
En la imagen derecha inferior aparecen diatomeas epífitas (Licmophora) sobre una rama de Falkenbergia. Autor: F. Rodríguez

El problema con las especies invasoras como Asparagopsis es que colonizan un nuevo ecosistema y pueden crecer a sus anchas sin depredadores que las controlen…y en Galicia entonces no hay nadie que se las coma…???

Aplysia parvula. Autor: Jacobo Alonso.
Imagen disponible en
http://fotosub-jacoboalonso.blogspot.com.es/

Pues para desgracia de Asparagopsis, en el año 2010 se citó por primera vez en las rías gallegas la especie de babosa de mar Aplysia parvula, un diminuto y “simpático” molusco herbívoro, especializado en zamparse Asparagopsis….Así que ya tiene a su enemiga en nuestras costas y sólo queda desearle…”bon appétit“…!!

Referencias:

-Vergés A, Paul NA, Steinberg PD. Sex and life-history stage alter herbivore responses to a chemically defended red alga.
Ecology 89:1334-1343 (2008).
-Díaz-Agras G, et al.  New records of Galician opisthobranch molluscs (NW Iberian Peninsula).
III International Workshop on opistobranchs, Vigo (2010).
-Bárbara I. Recoñecemento de especies invasoras en Galicia e introducción á súa problemática.
Disponible en http://www.slideshare.net/ignacio1barbara/algas-marinas-invasorasgalicia

Un Barbapapá entre las algas

Carl von Linné

El sistema actual de clasificación de los seres vivos lo fundó Carl von Linné en el s.XVIII, para poner un poco de orden a nuestra inquietud por identificar a cuanto “bicho” existe por tierra, mar y aire.

En otros seres es más difícil dar un vuelco a su clasificación, pero en el caso del fitoplancton se descubren todavía nuevas clases algales, el equivalente taxonómico a los mamíferos ó las aves, para entendernos mejor…!! Una de esas nuevas clases algales (descrita a finales de los 80′), tiene el enrevesado nombre de “Dictyochophyceae“, aunque también se las conoce como silicoflagelados.

Dyctiocha speculum, un silicoflagelado.
Imágenes disponibles en http://www.smhi.se/en
y http://www.planktonnet.awi.de/ (autora: Alexandra).
Los silicoflagelados, como su nombre indica, incluyen organismos con un exo-esqueleto de sílice, igual que las diatomeas…Pero también hay especies desnudas.
La primera de ellas la aisló Florence Le Gall (de la Estación Biológica de Roscoff, Francia) en muestras del Canal de La Mancha en 2004. En honor a su descubridora y diminuto tamaño recibió el nombre de Florenciella parvula.
Florenciella parvula. Autor: D. Vaulot.
Copyright Plankton*Net@Roscoff
Disponible en http://www.planktonnet.awi.de/

Pues bien, en la primavera de 1998 sucedió un “bloom” de flagelados en el Mar del Norte y el estrecho de Skagerrak, frente a las costas de Alemania, Suecia, Noruega y Dinamarca.

El desastre fue enorme entre el salmón cultivado en jaulas, ya que murieron 350 toneladas de peces. Estas proliferaciones se repitieron en años posteriores, y en 2001 llegaron a perderse hasta 1100 toneladas de salmón por causa de aquellos flagelados.

Imagen de clorofila disponible en

la web del Earth Observatory (NASA)

A esa proliferación de algas corresponde la imagen superior, tomada el 25 de marzo de 2001 desde el satélite SeaWIFS.

El organismo causante se identificó como el alga Chattonella aff. verruculosa. Este nombre quiere decir que se “parecía” a la especie Chattonella verruculosa, identificada en Japón, y también ictiotóxica.

Por esto mismo, se llegó a pensar en un primer momento que se trataba de una especie invasora, introducida por el agua de lastre de los barcos.

Verrucophora farcimen (cepa UIO 111).
Autora: Bente Edvardsen

Sin embargo, estudios posteriores revelaron que la supuesta “alga invasora japonesa” era en realidad una nueva especie y que su pariente más cercano era nuestra pequeña conocida: Florenciella parvula.

La “bautizaron” Verrucophora farcimen en 2007, Edvardsen y colaboradores, quienes demostraban que su “doble” japonés “Chattonella verruculosa“, era en realidad una especie hermana de la del Mar del Norte, renombrada como Verrucophora verruculosa.
En este trabajo, los investigadores destacaban las diferentes formas de Verrucophora…a veces más gorda, redonda, ovalada, etc…recuerda un poco a los dibujos animados de los Barbapapás de los años 70′, que cambiaban de forma cuando les venía en gana…!!
Arriba: las distintas formas de Verrucophora farcimen
a partir de los dibujos de la Fig.1 de Edvardsen et al (2007).
Abajo: los famosos Barbapapás !
Pero en ciencia, por azares de la vida, a veces sucede que alguien estudia lo mismo que tú al otro lado del mundo y llega a resultados parecidos…
Esto fue lo que sucedió con Verrucophora, ya que un equipo japonés, el de Hosoi-Tanabe, publicó en 2007 la descripción de un nuevo género de algas llamado Pseudochattonella. En él incluían la descripción de “su” alga tóxica, Chattonella verruculosa, y que pasaba entonces a ser Pseudochattonella verruculosa.
Problema>> este nombre entraba en conflicto con la Verrucophora del equipo noruego de Edvardsen…
Solución>> Verrucophora salió perdiendo ya que por orden de publicación (apenas unos meses) tuvo prioridad sobre éste el nombre elegido por los investigadores japoneses.
Así que el alga tóxica del Mar del Norte es finalmente Pseudochattonella farcimen. Y ahora que estamos de acuerdo en qué alga es y cómo la llamamos (lástima de Barbapapa farcimen…!!) queda todavía sin desvelar el misterio más importante: Qué toxinas tiene y por qué matan a toneladas de peces…
Referencias:
-Edvardsen B et al. Verrucophora farcimen gen. et sp. nov (Dictyochophyceae, Heterokonta)- a bloom-forming ichthyotoxic flagellate from the Skagerrak, Norway. J. Phycol. 43:1054-1070 (2007).
-Eikrem W et al. Florenciella parvula gen. et sp. nov. (Dictyochophyceae, Heterokontophyta), a small flagellate isolated from the English Channel. Phycologia 43:658-668 (2004).
-Eikrem W et al. Renaming Verrucophora farcimen Eikrem, Edvardsen et Throndsen. Phycol. Res. 57:1070 (2009).
-Hosoi-Tanabe S et al. Proposal of Pseudochattonella verruculosa gen. nov., comb. nov. (Dictyochophyceae) for a formar raphidophycean alga Chattonella verruculosa, based on 18S rDNA phylogeny and ultrastructural characteristics. Phycol. Res. 55:185-192 (2007).

El agua amarga de Karenia

Karen Steidinger

Karenia brevis. Así se llama “el alga de Karen Steidinger”, un género nuevo de dinoflagelados bautizado en el año 2000 en su honor. K. Steidinger es una ficóloga y oceanógrafa estadounidense retirada en 2003, aunque sigue colaborando en el Florida Institute of Oceanography (Univ. of South Florida).

Su larga y prolífica carrera mereció un artículo especial en la revista Continental Shelf Research en 2008. Cuando pedí el artículo a su co-autora (Pat Tester), ésta me respondió (cito con su consentimiento): “It is my pleasure to provide a pdf of the Dedication of Dr. K.A. Steidinger. She is such a wonderful friend and combines her strong knowledge of taxonomy and ecology better than anyone I know”.

Una dedicatoria así es el mejor premio, aunque la Dra. Steidinger también recibió en 2003 uno de los mayores reconocimientos a su trabajo con el “Lifetime Achievement Award” de la sociedad ficológica norteamericana.

Volviendo a Karenia brevis, es una especie “mundialmente” famosa por sus proliferaciones endémicas en el golfo de México. Esto quiere decir que sólo ocurren en esta zona del mundo, a pesar de que pensemos que el ancho mar no tiene fronteras…!!

Karenia brevis al microscopio electrónico y óptico (40X).
La primera imagen está disponible en
http://myfwc.com/research/redtide/

Karenia es uno de esos dinoflagelados que “robó” sus cloroplastos a otras algas (haptofitas). Tiene forma “aplanada” y al moverse recuerda a una moneda girando. Pero más que en palabras, la podemos ver en imágenes.

En el primer vídeo K. brevis avanza en línea recta, primero lentamente y luego “a todo gas”…o mejor dicho “a todo flagelo”. En el segundo vídeo podemos ver a otra célula girando sobre si misma…y luego le da un “paralís“.

 

 

Abundancia de Karenia brevis (9 marzo 2012)
en la costa del estado de Florida actualizado semanalmente por el FWRI.
Fish Wildlife Research Institute (EEUU)
http://myfwc.com/research/redtide/events/status/statewide/

Karenia brevis produce unas neurotoxinas llamadas “brevetoxinas”, cuyos efectos en la fauna marina y humanos llevaría un buen rato enumerar, cojo carrerilla y cito algunos…

Mortandades masivas en peces, y también en mamíferos marinos (delfines y manatíes) aves y tortugas, etc…así como intoxicaciones alimentarias en humanos (síndrome neurotóxico, gastroenteritis), irritaciones de la piel, picor en los ojos, problemas respiratorios (neumonía, bronquitis y asma) por inhalación del aerosol marino, etc…

Las brevetoxinas se liberan en agua y aire al romperse las frágiles células de Karenia debido al oleaje, por ejemplo…y es entonces cuando pueden ser letales para la fauna marina. En humanos todos los síntomas son reversibles…pero aparte de la salud, también afecta al turismo, cierres en la pesca y venta de marisco…

http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=9137

En México, a estas proliferaciones tóxicas también se les conoce con el nombre de “agua amarga” ó “agují”. Desde el s.XVII existen citas de mareas tóxicas en el golfo de México, la más antigua (y fiable) data de 1648, por un historiador y monje franciscano (Fray Diego López de Cogolludo) que describió un olor pestilente en la ciudad de Mérida por la gran cantidad de peces muertos que arribaban a la costa.

En esta última imagen, del Earth Observatory de la NASA, vemos la mancha que produjo una proliferación de Karenia brevis (> 1 millón de células/litro) en la costa de Florida en febrero de 2002…Y en 2005, pero en la costa mexicana de Tabasco, se detectaron hasta 8 millones de células por litro. Así que los picores de la salsa que lleva el mismo nombre no son nada al lado de de las “mareas rojas” de Karenia

Referencias:

-Borbolla ME, Colín FA, Vidal MR, Jiménez MM. Marea roja de Tabasco, 2005, Karenia brevis. Salud en Tabasco 12: 425-433 (2006).
Magaña HA, Contreras C, Villareal TA. A historical assessment of Karenia brevis in the western Gulf of Mexico. Harmful Algae 2:163–171 (2003).
Tester, P.A. and D.F. Millie. Dedication to Dr. Karen A. Steidinger. Cont. Shelf Res. 28:3-10 (2008).

Enterrados vivos

Una experta en hibernación:
la marmota.

Muchos seres vivos pasan por periodos de dormancia a lo largo del año para sobrevivir a épocas con poco alimento ó bajas temperaturas…como las marmotas, que hibernan desde antes del invierno hasta la primavera.

Esto supone una ventaja adaptativa y se ha relacionado en mamíferos con su capacidad para sobrevivir al impacto del meteorito de Chicxulub que acabó con los dinosaurios y el 75% de la vida hace 65 millones de años.

En las microalgas también existen células en estado de vida “suspendida”. En particular en los dinoflagelados y diatomeas, que alteran su forma y reducen su actividad para convertirse en “bellas durmientes” en el fondo del mar.
Arriba: células vegetativas de la diatomea Chaetoceros radians. Abajo, las esporas
de resistencia de la misma especie. Disponible en http://micro.sakura.ne.jp/bod/marine.htm

En el caso de las diatomeas forman esporas de resistencia que pueden ser parecidas ó distintas a las células “normales”. Esas esporas acumulan reservas de energía antes de hundirse en el sedimento, a la espera de que las condiciones ambientales cambien (más luz, nutrientes, temperatura…) y poder retomar su vida.

Los dinoflagelados por su parte, tienen formas de resistencia también llamadas “quistes”, que pueden ser de varios tipos.Los quistes temporales son formas de transición en respuesta a estrés ambiental y su duración es breve. Por ejemplo, al aislarlos en el laboratorio, muchos dinoflagelados tecados forman este tipo de quistes en los que la célula se libera de sus placas de celulosa y se convierte en una forma cocoide inmóvil.

Pyrocystis. Autor: F. Rodríguez

Los quistes vegetativos, aunque inmóviles, son activos metabólicamente. En algunos dinoflagelados incluso son la forma más habitual en su ciclo de vida, como por ejemplo en Symbiodinium (dinoflagelados simbiontes que viven en los corales), ó en el hermoso género de vida libre Pyrocystis.

En cambio, los quistes de reposo se forman tras la fusión sexual de dos células y pueden permanecer latentes durante años y décadas. Si nadie perturba su “sueño”, los quistes seguirán enterrados vivos en el sedimento, y esto sucede en las zonas costeras de casi todo el planeta. Luego, al despertar de forma simultánea estos quistes pueden servir como la “mecha” que dispare una proliferación de dinoflagelados, aparentemente desde “la nada”.

 

Quiste “Spiniferites” típico del
género de dinoflagelados Gonyaulax.
Imagen: Graham Williams.

Aunque también pueden seguir enterrados para siempre jamás. Dado que su cubierta celular es muy resistente el registro fósil conserva numerosos quistes de dinoflagelados desde hace 200 millones de años.

Hasta hace poco se pensaba que el límite de tiempo que resisten “viables” los quistes era como mucho de unos 50 años. Pero en 2011, Lundholm y colaboradores publicaron un trabajo en el que germinaron quistes de dinoflagelados con un siglo de antigüedad !!

En la revista Nature Communications, podemos consultar gratis los primeros resultados en 2011 y observar un quiste centenario y la célula germinada del dinoflagelado Pentapharsodinium dalei. http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n5/full/ncomms1314.html

Muestrearon en Suecia, en el fiordo Koljö, indicado en esta imagen de Google Maps. Los quistes permanecieron intactos durante un siglo, condenados en el fondo porque en el fiordo Koljö no hay apenas “bichos” que remuevan y devuelvan los quistes a la superficie.

La falta de oxígeno también fue importante para la conservación de los quistes en el sedimento…pero una vez en el laboratorio, las condiciones adecuadas de luz, nutrientes y temperatura despertaron a los quistes y dieron lugar a células completamente normales.

Ejemplos de quistes en dinoflagelados, aislados en Galicia (Autora: Isabel Bravo). A) Protoperidinium conicum. B) Protoperidinium sp. C) Alexandrium minutum. D) Protoperidinium oblongum.
E) Alexandrium tamarense.

El impacto del meteorito de Chicxulub tuvo la potencia de mil millones de bombas atómicas como la de Hiroshima y se piensa que los incendios que provocó en todo el planeta oscurecieron el sol hasta 9 meses, sin una luz normal al menos hasta una década después.

Los efectos fueron devastadores sobre el clima y la circulación de los océanos. El descenso de temperaturas y la falta de luz y alimentos provocó la extinción masiva de la vida…

En el mar la vida planctónica también se extinguió en su mayor parte…

Excepto para las diatomeas y dinoflagelados cuyas esporas y quistes descansaron en el fondo ajenas a todo, soñando con aquella canción de REM…

It’s the end of the world as we know it (and I feel fine…)…

 

 

Referencias:

A classification of living and fossil dinoflagellates. Fensome RA, Taylor FJR, Norris G, Sarjeant WAS, Wharton DI, Williams GL. Micropaleontology Special Publication Number 7, American Museum of Natural History. (1993).
-Lundholm N, Ribeiro S, Andersen TJ, Koch T, Godhe A, Ekelund F & Ellegaard M. Buried alive – germination of up to a century-old marine protist resting stages. Phycologia 50(6): 629-640. (2011).

En esta apartada orilla no se respira mejor

Ostreopsis sp. al microscopio óptico (4X). Autor: F. Rodríguez

Hace apenas 10 años nadie se ocupaba en Europa de los problemas que pudiera causar un dinoflagelado bentónico llamado Ostreopsis. Hoy existen redes de vigilancia en el Mediterráneo, en Francia e Italia por ejemplo.

A finales del s.XX Ostreopsis se consideraba un género típicamente tropical ó sub-tropical, minoritario en latitudes medias. Pero en 1998 en la Toscana (Italia) sucedieron los primeros casos de bañistas con problemas respiratorios…

Ostreopsis sp. al microscopio óptico (40X). Autor: F. Rodríguez

 

Y en los años siguientes el problema sanitario en el Mediterráneo se hizo crónico. Los casos más abundantes de intoxicaciones respiratorias se detectaron entre 2003-2006 y se extendieron a distintas zonas no solo de Italia, sino también en Francia, España, Grecia, Croacia, Túnez y recientemente en Argelia.
Ostreopsis saltó a los titulares de prensa en agosto de 2005 cuando unas 200 personas en la costa de Génova (Italia) fueron hospitalizadas con molestias respiratorias (rinorrea), fiebre, dolores musculares, conjuntivitis y erupciones cutáneas. Los síntomas desaparecieron en cuestión de horas.
El problema parecía venir del agua y aerosol de la brisa marina. Las muestras de agua y del fondo (rocas y algas) demostraron que había muchísima Ostreopsis, miles de células por litro de agua y cientos de miles por gramo de macroalgas en las playas afectadas.

Ostreopsis puede ser un problema sanitario y también ambiental. Porque cuando crece de esa forma descontrolada cubre rocas y macroalgas con una especie de mucus, formando una “telilla” marrón que perjudica a la fauna bentónica (ascidias, lapas, estrellas de mar, etc), y ha sido relacionada con mortandades masivas en erizos de mar, por ejemplo.

Imagen de un acuario de mar en Sant Andreu de Llavaneres
con una proliferación de Ostreopsis

Por si no fuese suficiente, Ostreopsis también produce unas potentes toxinas (palitoxinas), cuyo efecto en humanos por consumo de alimentos contaminados (peces, marisco) se llama “clupeotoxismo”, similar aunque más grave que la ciguatera.

En 1994, en Madagascar, la muerte de una mujer tras ingerir una simple sardina, sirvió para relacionar el clupeotoxismo con las palitoxinas de Ostreopsis. Sin embargo, las palitoxinas fueron aisladas por primera vez en una anémona en Hawaii (Palithoa toxica). Su descubrimiento se relaciona con las leyendas de los nativos en la isla de Maui, sobre venenos letales en “musgos” marinos y anémonas que untaban en sus arpones y lanzas.

En España los casos más abundantes de intoxicaciones respiratorias se han registrado en la costa catalana, en Sant Andreu de Llavaneres, a 38 km de Barcelona. Pero también se han registrado casos al sur de la península ibérica, en playas de Almería y Murcia. El caso de Llavaneres ha sido el más conocido y comentado en la prensa (El País, 8/9/2011).
Así de marrón quedó una red después de varias horas
en el agua con una proliferación de Ostreopsis
en Sant Andreu de Llavaneres (agosto 2010).
Durante un muestreo que realizamos en verano de 2010 en Sant Andreu de Llavaneres pudimos comprobar en nosotros mismos los “efectos” de Ostreopsis.
Muestreábamos durante una proliferación, y en aquellos días tuvimos los mismos síntomas de rinitis y estornudos que produce una alergia de primavera; además de que un simple corte en la piel, en contacto prolongado con el agua, terminaba en escozor e irritación cutánea.
De momento se desconocen las sustancias que producen estas molestias, aunque el principal sospechoso siga siendo Ostreopsis.

Así que revisando el “Don Juan Tenorio” de Zorrilla…hay orillas en las que la luna más pura brilla, pero no se respira mejor…!!

Claro que Doña Inés le escuchaba en la ribera del Guadalquivir en Sevilla, donde la brisa de Ostreopsis nunca romperá el encanto del momento…!!

 

Referencias:

-Monitoraggio di Ostreopsis ovata e altre microalghe potenzialmente tossiche lungo le coste italiane nel trienio 2007-2009. ISPRA, 168 pp. (2010).
-Palitoxinas, ensayos biológicos y métodos químicos para su determinación en organismos marinos. P. Riobó, tesis doctoral, 248 pp. (2008).
-Parsons ML, Aligizaki K, Bottein M-Y D, Fraga S, Morton SL, Penna A, Rhodes L. Gambierdiscus and Ostreopsis: Reassessment of the state of knowledge of their taxonomy, geography, ecophysiology and toxicology. Harmful Algae, en prensa (2012).

Como el gato de Cheshire

 
Título de la imagen: “Todos los días sale el sol”
Emiliania huxleyi. Autor: Sergio Seoane.
1er premio Concurso Microfotografía Biomedicina 2011
http://www.ehu.es/SGIker/fotos/picture.php?/812/category/18

Al final sale el gato, pero primero lo primero.

Los únicos seres vivos que vemos desde el espacio son las algas, ¿cómo puede ser esto si necesitamos un microscopio para observarlas?

Las algas absorben y reflejan parte de la luz que reciben y esto cambia el aspecto del mar. Dependiendo de la abundancia y el tipo de células, el efecto que producen puede verse incluso desde el espacio, como en esta imagen del satélite MODIS, a 705 km. de altura en el golfo de Vizcaya.

Se trata de una proliferación de Emiliania huxleyi, un cocolitofórido del grupo de las algas primnesiofíceas. Sus células están recubiertas de placas de carbonato cálcico llamadas “cocolitos”. Emiliania forma densas proliferaciones en la superficie del océano, que llegan a alcanzar hasta 100.000 km2, aproximadamente el tamaño de Portugal…!

Los “cocolitos” de Emiliania reflejan la luz como si fuesen miles de diminutos espejos sumergidos en el mar…además, para fabricarlos Emiliania consume dióxido de carbono, aumentando la absorción en el océano de este gas con efecto invernadero.

En la imagen inferior podemos ver muchas células de Emiliania (las formas redondeadas de color dorado), donde algunas de ellas han perdido los cocolitos.

Emiliania huxleyi (vista a 400x)

Es como una sopa de letras en la que siempre se repite la “O”. Emiliania también tiene otra peculiaridad. Junto con los dinoflagelados, las primnesiofíceas son los grupos de algas que producen mayor cantidad de DMS (dimetilsulfuro).

Esta sustancia se oxida en la atmósfera y da lugar a partículas de aerosol que favorecen la condensación y formación de nubes. Esto también reduce el efecto invernadero ya que las nubes devuelven mayor radiación solar al espacio.

El gato de Cheshire (Alice in Wonderland, Disney, 1951)

Y llegamos por fin al gato de Cheshire, el famoso personaje de “Alicia en el País de las Maravillas”, que aparece y desaparece, dejando su sonrisa en el aire antes de perderse de vista…

En ecología, existe la teoría de la “Reina Roja”, personaje del mismo libro, que sirve para explicar lo que sucede entre un parásito/virus y su huésped, por ejemplo. Ambos disputan una carrera evolutiva en la que intentan superarse el uno al otro, sólo para seguir vivos…igual que la Reina Roja corre y corre para permanecer en el mismo sitio.

La teoría del gato de Cheshire (Frada et al. 2008) para Emiliania describe lo siguiente:
las células que forman cocolitos son inmóviles y sufren el ataque de un virus específico,
que las destruye y puede ocasionar el final de las proliferaciones.
Cuando el ataque del virus es intenso, Emiliania se transforma en células más pequeñas que pueden nadar y no forman cocolitos…éstas células son inmunes al efecto del virus…!!

El gato de Cheshire desesperaba a Alicia con sus juegos…y cuando le condena a muerte la Reina Roja cortándole la cabeza, también la burla haciendo desaparecer antes su propia cabeza…

Emiliania, como él, también cambia de forma para ser invisible a su verdugo……Quién sabe! quizás en ese momento también podamos ver una sonrisa
bajo el mar…!!

Referencias:

-Frada M, Probert I, Allen MJ, Wilson WH, de Vargas C. The Cheshire cat escape strategy of the coccolitophore Emiliania huxleyi in response to viral infection. PNAS 105:15944-15949 (2008).

 

Más rarito que un perro verde

Lepidodinium chlorophorum. Autor: F. Rodríguez

Así es el protagonista de esta entrada, un dinoflagelado desnudo llamado Lepidodinium. Es rarito no por desnudo, sino por ser verde, y para entenderlo mejor vamos a contar la historia desde el principio…

Las algas eucariotas y plantas terrestres descienden de una célula heterótrofa que “capturó” a una cianobacteria hace millones de años.

Esa endosimbiosis primaria creó el primer eucariota fotosintético, y con él a dos tipos originales de microalgas: las “rojas” y “verdes”…más una tercera de la que no hablaremos.

A partir de la línea verde (clorofíceas) evolucionaron las plantas terrestres, mientras que la línea roja se extendió y diversificó en el medio acuático.

Igual que una canción de éxito descargada por miles de internautas, los cloroplastos de la línea roja fueron también los preferidos por distintas células heterótrofas que los “recapturaron” para crear nuevas algas como las diatomeas y dinoflagelados.

¿Y que pasó con las algas verdes? pues siguieron evolucionando pero sus cloroplastos fueron “pirateados” en muy pocas algas nuevas…
Gyrodinium instriatum 

En esta historia los dinoflagelados merecen un capítulo aparte, porque algunos volvieron a cambiar “de traje” robando nuevos cloroplastos a otras algas como las diatomeas y las haptofíceas…

…y así llegamos a Lepidodinium, el único género (con 2 especies conocidas) que robó sus cloroplastos a un alga verde. En la imagen de la derecha vemos un dinoflagelado “dorado” típico (Gyrodinium instriatum), mientras que en la imagen inferior aparece Lepidodinium chlorophorum.
Lepidodinium chlorophorum,
con cloroplastos “terciarios” de la línea verde.

¿Y por qué cambia el color de los dinoflagelados que vemos aquí?

Porque los cloroplastos de las algas verdes, como los de Lepidodinium, tienen pocos pigmentos “dorados” (carotenoides), y domina el verde de las clorofilas. Mientras, en las algas derivadas de la línea roja los carotenoides son más abundantes…

Es la misma razón por la cual los árboles de hoja caduca cambian del verde al amarillo-anaranjado en otoño…en las hojas, al secarse, se degradan antes las clorofilas y quedan a la vista los carotenoides.

 

El matraz de la izquierda contiene un cultivo de Lepidodinium, y el de la derecha un dinoflagelado “dorado” típico. Al filtrar los cultivos por separado sobre un papel comprobamos que sus colores se parecen al de las hojas de este ficus…!!

Y para terminar esta entrada, lo mejor.

Lepidodinium fue co-protagonista de una foto galardonada en 2009 con el “Hilda Canter-Lund”, los premios anuales de fotografía que otorga la British Phycological Society.
http://www.brphycsoc.org/Hilda_Canter-Lund_Prize.lasso

El autor de la imagen fue un zoólogo, el Dr. Mario Sironi. En ella podemos ver una “marea verde” de Lepidodinium, agitada por el paso de una ballena franca austral y su cría cerca de la costa de la península Valdés, en Argentina…