Nombres curiosos y la medusa de Frank Zappa

Species Plantarum.
El primer código de botánica (1753) de Linneo. Fuente: Wikipedia

El código de nomenclatura botánica, ó código de Viena, marca las reglas que han de seguir los botánicos (incluyendo a ficólogos y micólogos), para nombrar a los organismos que estudian.

Estas reglas de nomenclatura internacional fueron aceptadas por primera vez en 1905 en el II Congreso Botánico de Viena. Y para los animales, existe un código diferente, el zoológico.

El código botánico especifica que los nombres de las especies deben estar en latin y usar solamente letras del alfabeto latino. Pero a partir de ahí, en lo que respecta a la inspiración sobre el nombre, hay libertad absoluta para decidir cómo quieres llamar a una nueva especie…

De izda. a derecha, en el sentido de las agujas del reloj,
Ramón Margalef, Grethe Hasle, Enrique Balech y Greta Fryxell

Pondré varios ejemplos. Empezando por los nombres en honor a científicos con especial importancia en su campo.

Por ejemplo los dinoflagelados Alexandrium margalefi (en honor al ecólogo español Ramón Margalef) y Alexandrium balechi (referido al taxónomo argentino Enrique Balech).

También las diatomeas Pseudo-nitzschia hasleana y P. fryxelliana, descritas en 2012 y llamadas así en honor a dos expertas en diatomeas que comparten el mismo nombre: Grethe R. Hasle (Noruega) y Greta Fryxell (EEUU).

Luego tenemos nombres relacionados con la geografía: puede ser un país, como Pseudo-nitzschia brasiliana, ó un río, como Alexandrium tamarense, del río Tamar en Reino Unido…u Ostreococcus tauri, del lago de Thau, en Francia…Y por cierto, después de tanto Alexandrium toca también explicar que viene de Alejandría, en Egipto, en cuyo puerto se aisló por primera vez.

Podemos usar alguna característica, como colores, formas, movimiento…por ejemplo, la especie heterótrofa de diatomeas Nitzschia alba se llama así por ser blanquecina, ya no tiene pigmentos fotosintéticos.

Bolidomonas spp. Imagen de microscopía electrónica (TEM).
La barra horizontal tiene 1 micra. Guillou y col. (1999).

En cuanto al movimiento, el primer ejemplo que me viene a la cabeza son las algas de la clase Bolidophyceae, ó “bolidofíceas”. Las descubrieron Laure Guillou y col. en 1999, y corren “que se las pelan”…se mueven a 1000 micras/seg. y miden 1.2 micras, así que echen cuentas…!!

Luego tenemos ejemplos como la diatomea Pseudo-nitzschia dolorosa, llamada así por lo mucho que costó identificarla. En el trabajo original los autores dicen, y cito textualmente: “Etimología: (Latin) dolorosa, painful; this species gave us a lot of trouble before its taxonomic position was clarified”.

Gyrodinium impudicum.
Autor: Santi Fraga

Sobre las formas…por ejemplo el dinoflagelado Gyrodinium impudicum, descrito por Santiago Fraga y col. (1995), cuya inspiración queda más que clara en la imagen de la izquierda.

También es original el nombre elegido para otra nueva especie de dinoflagelados, Barrufeta bravensis. Lo de “bravensis” es porque se aisló en la Costa Brava, en Cataluña.

Y lo de Barrufeta? pues esta especie tiene una curiosidad: en la mitad superior parece llevar un gorro como el de “Los Pitufos”…que en catalán son “Els Barrufets”……y la señorita “Pitufina” es “Barrufeta”…!!

Las dos Barrufetas…
(Autor imagen izda.: Santi Fraga.
Y la Barrufeta original es del dibujante belga “Peyo”).

Para terminar dejo las algas, aunque seguimos en el mar para hablar de una medusa llamada Phialella zappai. La descubrió un taxónomo italiano, genovés para más señas, llamado Ferdinando “Nando” Boero, muy fan de Frank Zappa, a quien le dedicó esta especie.

Y Zappa, agradecido, le devolvió la dedicatoria cantándole “Lonesome Cowboy Nando” en su último concierto en Génova…!! un detalle inolvidable para ambos…
El músico Frank Zappa (1940-1993) y su medusa

…sobre todo para el propio Ferdinando Boero, quien comentó en febrero de 2011 en la web que aquella dedicatoria de Frank Zappa no la cambiaría por ningún premio Nobel…!!

Referencias:

*El comentario de F. Boero es una evaluación del artículo “How to write consistently boring scientific literature” de Sand-Jensen K. en http://f1000.com/8383956
-Fraga S, Bravo I, Delgado M, Franco JM & Zapata M. Gyrodinium impudicum sp. nov. (Dinophyceae), a non toxic, chain forming, red tide dinoflagellate. Phycologia 34: 514-521 (1995).
-Guillou L. et al. Bolidomonas: a new genus with two species belongin to a new algal class, the Bolidophyceae (Heterokonta). Journal of Phycology 35: 368-381 (1999).
-Lundholm N et al. Inter- and intraspecific variation of the Pseudo-nitzschia delicatissima-complex (Bacillariophyceae) illustrated by rRNA probes, morphological data and phylogenetic analyses. Journal of Phycology 42: 464-481 (2006).
-Lundholm N et al. Cryptic and pseudo-cryptic diversity in diatoms – with descriptions of Pseudo-nitzschia hasleana sp. nov. and P. fryxelliana sp. nov.  Journal of Phycology 48: 436-454 (2012).
-Sampedro N. et al. Barrufeta bravensis gen. nov. sp. nov. (Dinophyceae): a new bloom-forming species from the northwest Mediterranean Sea. Journal of Phycology 47: 375-392 (2011).

 

Bienvenidos a la plastisfera

Basura recogida de la “isla de basura” del Pacífico Norte
por Green Peace. Autor: Alex Hofford.
Las letras son pelotas de golf. © GreenPeace,
http://www.greenpeace.org/international/en/campaigns/oceans/pollution/trash-vortex/

Descubierta por el oceanógrafo Charles Moore en 1997 en el giro norte del Pacífico. También se la conoce como “isla de basura” ó “great plastic garbage patch“. Porque es la más grande, pero no la única como veremos…

No se trata de una isla, pero sí de basura, plástico en concreto. Toneladas de pedacitos de plástico disperso, en su mayor parte de varios milímetros que flotan ó “nadan entre dos aguas” cerca de la superficie. Tan pequeños que son invisibles desde satélite, aunque hay un poco de todo…¿El montaje fotográfico de “unos cuantos ecologistas”?….esperen a ver el vídeo que cierra esta entrada.

Los trocitos de plástico en el Pacífico los pudimos observar durante una campaña de Malaspina 2011 entre Honolulu y Panamá. Siempre estaban en las redes de neuston que muestrean la capa superficial del mar. En ese plástico, visto al microscopio, había micro-organismos heterótrofos, apenas reconocí ninguna microalga.

Halobates sericeus.
© Anthony Smith
http://www.earthtimes.org/pollution/

Lo curioso es que existen seres vivos que se benefician de todo esto. Por ejemplo el insecto marino Halobates sericeus, que viene a ser como los zapateros que “caminan” sobre los ríos, pero en el mar.

Halobates necesita un superficie sólida para poner sus huevos y esto limita sus poblaciones.
Pero el continuo aumento del plástico flotante ha eliminado dicha limitación. La plastisfera les viene de perlas. Halobates se alimenta de zooplancton, y a su vez sirve de alimento para aves marinas, peces y tortugas…el impacto ecológico de que “críen” tanto ahora se desconoce.

El tamaño de la isla de basura no es fácil de calcular y varía mucho según las fuentes.
No hay que olvidar que hablamos de plástico disperso en una región inmensa y poco accesible. Pero las estimaciones mínimas en el Noreste del Pacífico son de 700.000 km2 lo cual equivale, por dar un ejemplo, a siete veces el tamaño de Portugal.

En 2010 la revista Science publicaba un estudio sobre otra gigantesca isla de basura en el Atlántico Norte, comparable a la del Pacífico. Y después de 20 años de observaciones (1986-2008) concluyen que su tamaño no ha crecido en los últimos años en contra de lo que cabría esperar. A otro sitio irá ese plástico…

Los 5 grandes giros oceánicos.
Imagen disponible en Wikipedia.

Porque la oceanografía predice la existencia de más islas de basura, atrapadas en los grandes giros oceánicos del Pacífico, Atlántico y el océano Indico. Y me quedo con la versión más conservadora, porque faltan datos en esas zonas…

El plástico en el mar se va desmenuzando y transformando poco a poco en otros compuestos hasta llegar al microplástico y los polímeros…y esto durante décadas, quizá siglos.

Y esta “sopa plástica”, en sus distintas formas y tamaños, se incorpora al ecosistema marino, desde las bacterias pasando por el plancton, peces, aves y mamíferos.

En el caso de las algas la plastisfera sería la oportunidad de un nuevo hábitat. Eso si no tenemos en cuenta la toxicidad de los microplásticos, que concentran contaminantes orgánicos persistentes, y que algunos estudios indican que también pueden reducir la fotosíntesis (Battacharya y col. 2010).

En el Pacífico Norte hay varias islas de basura, tal como describe en su web la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) de los EEUU. Primero está la “gran isla de basura” al noreste. Luego al oeste, cerca de la corriente de Kuroshio en Japón hay una segunda. Y en la zona subtropical de convergencia, al norte del archipiélago de Hawaii, tenemos un tercer inmenso vertedero de plástico en el mar. Hasta allí nos vamos precisamente para terminar.

Una película del fotógrafo norteamericano Chris Jordan

Porque en Plos One, una revista científica de referencia como Nature ó Science, se publicó un trabajo en 2009 sobre los albatros de la isla de Oahu, la mayor de Hawaii, y el atolón Kure.

¿Y de qué trata este trabajo?…su título comienza con “Bringing home the trash“…

Y no diré más porque lo muestra a la perfección el trailer de la película MIDWAY, rodada en el atolón del mismo nombre al norte de Hawaii. Con el enlace a MIDWAY termino esta entrada…y con el deseo de que no se puedan volver a rodar imágenes así en ningún otro lugar del mundo. MIDWAY: un mensaje desde el giro

 

Referencias:

-Battacharya P. Physical adsorption of charged plastic nanoparticles affects algal photosynthesis. The Journal of Physical Chemistry C 114: 16556-1561 (2010).
-Goldstein MC. Increased oceanic microplastic microdebris enhaces oviposition in an endemic pelagic insect. Biology Letters, Royal Society Publishing. doi: 10.198/rsbl.2012.0298.
-Law KL et al. Plastic accumulation in the North Atlantic Subtropical Gyre. Science 329: 1185-1188 (2010).
-Young LC et al. Bringing home the trash: do colony-based differences in foraging distribution lead to increased plastic ingestion in Laysan albatrosses? PlosOne 4(10): e7623 (2009).
-Zettler ER. The “plastisphere”: a new and expanding habitat for marine protists. Journal of Phycology 47, S45 (2011).
-De-mystifying the “great Pacific garbage patch”. Website NOAA http://marinedebris.noaa.gov/info/patch.html
-5 Gyres. Website http://5gyres.org/

Cuando un hongo encontró a su alga…

 

Hoy dejamos el mar y nos vamos a la tierra e incluso más allá, para hablar de líquenes. Están en todas partes pero no llaman demasiado la atención, como los actores secundarios ¿será porque no tienen flores y no huelen?

 

Imagen del liquen Xanthoria sp.,
en rocas de Punta Feitales, Monteferro (Nigrán).

Pero son fascinantes, pura “simbiogénesis”: dos organismos, un hongo y un alga, que se asociaron para crear un nueva forma de vida. Así, algunas algas extendieron su hábitat acuático colonizando los continentes. Y el hongo se aprovecha de nutrientes (azúcares) producidos en la fotosíntesis.

Solo un pequeño número de algas puede “liquenizar“. La mayoría son algas verdes de los géneros Trebouxia y Coccomyxa por ejemplo, aunque también hay cianobacterias (Nostoc) y algunas algas “pardas” (xantofíceas).
Xanthoria (parietina?)
sobre pared de granito, en Nigrán.

Estas fotos pertenecen a un género de líquenes llamado Xanthoria, reconocibles por su color amarillo-anaranjado. Sus “fotobiontes” son algas verdes del género Trebouxia, y el color amarillento se debe a un pigmento llamado parietina.

Sobre el nombre de la especie, haría falta ser un experto, aunque podría ser Xanthoria parietina, que como su propio nombre indica crece muy bien sobre “paredes”…de muchos tipos.Ya que poco le importa el sustrato a un liquen, no depende de él para conseguir los nutrientes…así que se pueden encontrar sobre madera, hormigón, cristales, etc.

 

Xanthoria sp. creciendo sobre madera
(Nigrán, Pontevedra)

Los líquenes son “pioneros”, colonizan ambientes nuevos. Y en las rocas, por ejemplo, producen microfracturas en la superficie que “abren el camino” a otros organismos.

Precisamente entre el 14-18 de mayo tuvo lugar un congreso internacional en la ciudad del Cusco (Perú), con el título “Cambio climático y biodeterioro en el patrimonio pétreo de MachuPicchu“. Su celebración se debe a la detección de líquenes en la famosa ciudadela inca. Aparecieron hace unos 30 años, pero ha sido en los últimos cinco cuando han colonizado la piedra.

De momento no es grave, pero no es una buena noticia para la conservación de “la ciudad perdida”, y como no, “nuestro” liquen Xanthoria también está en MachuPicchu…!!

Xanthoria elegans. Imagen disponible en
http://www.craterlakeinstitute.com

Los líquenes son seres increíblemente resistentes, pero casi no podía creer lo que leí en la revista Astrobiology, en un trabajo publicado por investigadores españoles (Sancho et al 2007).
Realizaron el siguiente experimento: recolectaron líquenes de los “Dry Valleys” en la Antártida (un lugar marciano como pocos en el planeta), y cómo no, Xanthoria (elegans) de montañas en el centro de España.

Pues bien, los líquenes fueron puestos en órbita 16 días sobre un satélite ruso expuestos al espacio exterior.
Y sobrevivieron al vacío, frío y radiación UV letales para bacterias y otros microorganismos…!!!

Así quedó la cápsula del satélite ruso FOTON-M2
después de volver del experimento en 2005.
Imagen disponible en http://www.mlib.cnr.it/photo/multimediam2.html

En 2008 la ESA (European Space Agency) volvió a repetir un experimento similar, pero esta vez los organismos estuvieron 18 meses en el espacio…y de las más de 600 muestras biológicas, ¿quién fue el campeón? pues sí, una vez más Xanthoria elegans.

Así que estas “simples” manchitas se merecen todo un respeto…les ha ido mucho mejor que a la pobre perrita Laika y quizás algún día sean “pioneras” de la vida en otro planeta…!!

Referencias:

-Lindblom L, Ekman S.  Molecular evidence supports the distinction between Xanthoria parietina and X. aureola (Telochistaceae, lichenized Ascomycota). Mycol. Res 109:187-199 (2005).
-Sancho LG et al. Lichens survive in space: results from the 2005 LICHENS experiment. Astrobiology 7:443-454 (2007).
-EXPOSE, ISS external facility dedicated to exobiology: http://smsc.cnes.fr/EXPOSE/

Una dedicatoria muy especial

En la reunión ibérica de fitoplancton tóxico
(Bilbao, 2011) http://www.redibal.org/
Esta es una entrada distinta en recuerdo a alguien muy especial, Manuel Zapata (“Zapa”). Era investigador del IIM (CSIC) en Vigo y su campo de estudio los pigmentos del fitoplancton.

El título de este blog tiene mucho que ver con que él me contagiara su pasión por la investigación desde el primer día que entré en su laboratorio para hacer la tesis, a finales de 1997.

Porque discutía sobre pigmentos y artículos científicos con tanto entusiasmo que aunque no supieras de qué te hablaba era imposible no pensar: “esto es lo más interesante del mundo y me gustaría trabajar en ello“.

 

Análisis de pigmentos
del dinoflagelado Karenia selliformis
Para analizar pigmentos se usa un cromatógrafo de alta eficacia (HPLC), que emplea entre 20-40 minutos por muestra según el método que utilices.
Zapa insistía en que interpretar un cromatograma debía llevar el mismo tiempo que su análisis por HPLC.
Y doy fe de ello…Incluso más…! diría yo, porque repasaba todos los pigmentos por pequeños que fueran (“gruñidos“, como él solía decir).Pero por encima de todo era una buena persona, con gran sentido del humor, risueño y tremendamente divertido, lo cual animaba aún más a trabajar y tratar con él.

No hablaré de grupos pigmentarios en algas, ni de métodos de HPLC. Porque el mundo de los pigmentos guarda otras muchas curiosidades menos “áridas”…paredes-couraPor ejemplo, que un pino, un cactus ó un rosal tienen pigmentos de “algas verdes”, ya que todas las plantas terrestres descienden de ellas.

Los pigmentos son las moléculas que usan los vegetales para absorber la energía de la luz en la fotosíntesis. En tierra, la luz es “blanca” y conserva todos los colores…

Pero en el mar cada color penetra de forma distinta y a medida que descendemos solo quedan tonos azul-verdosos. Esta luz “submarina” ha favorecido la evolución de distintos pigmentos en las algas y juntando todos sus colores seguramente podríamos hacer un arcoiris…!!
Aunque no sólo la luz directa del sol sirve para hacer fotosíntesis, las algas también pueden hacer fotosíntesis “romántica” a la luz de la luna…!!
SANYO DIGITAL CAMERA

La luna llena sobre las Islas Cíes (Vigo)

Y otra curiosidad más, la clorofila a, que es la principal en todos los vegetales, no es de color verde como siempre nos la imaginamos, sino azul turquesa. Las clorofilas verdes son las “b” y las “c“.La utilidad de los pigmentos es que son como “huellas dactilares” características de cada tipo de algas, a veces incluso a nivel de especie como Prochlorococcus marinus.

Antes decía que con las algas se podría hacer un arcoiris, y ahora termino esta entrada con uno dedicado para Zapa, porque hace casi un mes que ya no está con nosotros.
Quienes tuvimos la suerte de conocerle y le debemos tanto, como es mi caso, le echaremos siempre muchísimo de menos…

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).