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…

 

Una especie nueva en Canarias

Charcas intermareales en Punta del Hidalgo
norte de la isla de Tenerife (enero 2007).
Para encontrar nuevas especies de algas no hace falta viajar a la Antártida ó a una isla desierta.
Incluso en las rocas de una playa urbana es posible encontrar microorganismos desconocidos para la ciencia.
Esto es lo que sucedió con el descubrimiento reciente de Gambierdiscus excentricus en muestras de charcas intermareales de Punta del Hidalgo (Tenerife, islas Canarias), y luego también en La Gomera y La Palma.

Gambierdiscus es un género de dinoflagelados que habita zonas costeras poco profundas. Es bentónico y epífito, es decir, suele vivir sobre superficies como las macroalgas, a las que se adhiere segregando mucus. Su forma redondeada y aplanada recuerda a las lentejas, sólo que unas 100 veces más pequeño…

 

Gambierdiscus excentricus visto al microscopio electrónico de barrido (Autor: Santi Fraga)

La primera especie, Gambierdiscus toxicus, fue descrita en las islas Gambier de la Polinesia francesa, en el océano Pacífico.

Gambierdiscus excentricus
microscopio óptico (20X). Autor: F. Rodríguez

 

Gambierdiscus prefiere aguas cálidas, entre 21-31ºC. Se conocen 11 especies en la actualidad y todas las que han sido analizadas producen en mayor o menor cantidad algún tipo de toxina. Las más peligrosas son las ciguatoxinas, ya que pueden causar graves trastornos e incluso la muerte en humanos por síndrome de ciguatera.

La mayoría de dichas intoxicaciones suceden en la región caribeña y en Polinesia, por la ingestión de pescado que acumula ciguatoxinas. Gambierdiscus excentricus contiene ciguatoxinas y podría ser el responsable de casos recientes de ciguatera en la región de Macaronesia (Canarias y Madeira).

Gambierdiscus excentricus con tinción calcoflúor
(microscopio óptico luz UV). Autor: F. Rodríguez
La descripción de especies nuevas en algas se basa en datos morfológicos y genéticos.

En el caso de Gambierdiscus el diseño de sus placas celulares es similar en las 11 especies. Pero existen pequeñas variaciones que permiten distinguirlas entre si…bueno, a algunas más que a otras…! Y si quedan dudas tenemos marcadores genéticos, los genes ribosomales. A veces la genética nos sorprende con especies nuevas que no podíamos distinguir por su forma, son especies “crípticas”…pero no es el caso de Gambierdiscus excentricus.

Barracuda.
Imagen disponible en pescamax.foroactivo.com

El primer registro de ciguatera en la historia puede que date del año 1525. Una expedición naval española surcaba el golfo de Guinea y se detuvo en la isla de San Mateo (hoy Annobon). Allí, el capitán general invitó a los demás capitanes y oficiales a compartir una barracuda, un voraz depredador en la cima de la cadena alimentaria…

Las consecuencias del infortunado banquete fueron diarreas y desmayos. Varios meses después todos los capitanes murieron, se sospecha que a causa de la ciguatera. Entre aquellos capitanes estaba Juan Sebastián Elcano, quien había completado la primera vuelta al mundo en 1522…

Referencias:

-Fraga S, Rodríguez F, Caillaud A, Diogène J, Raho N, Zapata M. Gambierdiscus excentricus sp. nov. (Dinophyceae), a benthic toxic dinoflagellate from the Canary Islands (NE Atlantic Ocean). Harmful Algae 11:10-22 (2011).
-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 14:107-129 (2012).

Los fósiles más antiguos del mundo

Si un viajero del tiempo retrocediera al pasado 3.500 millones de años, podría encontrarse con una imagen muy parecida a ésta de Shark Bay, en Australia…

Estromatolitos en Shark Bay (Australia).
Imágenes disponibles en lugaresquever.blogspot.com
y viajejet.com

Todos sabemos que la vida empezó en el mar, y los primeros seres que dejaron su rastro hasta nuestros días fueron microalgas, que con su actividad biológica transformaron la atmósfera del planeta.

En concreto se trataba de cianobacterias, y gracias a la fotosíntesis de aquellas “pioneras”, el oxígeno aumentó desde el 1% al 21% en los gases de la atmósfera, haciendo posible la evolución de la vida tal y como la conocemos.

Pues bien, ese montón de piedras que vemos en ambas imágenes son “estromatolitos” y consisten en precipitados de carbonato cálcico formados sobre filamentos y colonias de cianobacterias.

Las burbujas de oxígeno que éstas producen se pueden ver a simple vista, se liberan continuamente de los estromatolitos sumergidos, igual que en una bebida gaseosa…!!

…¿Y cómo se forman los estromatolitos? las cianobacterias consumen dióxido de carbono en la fotosíntesis y esto ocasiona la precipitación del carbonato cálcico del agua sobre el sedimento que ellas mismas acumulan, formando los estromatolitos. Éstos crecen en láminas igual que los anillos de un árbol y lo hacen también con un ritmo regular: en el caso de Shark Bay es de 0.3 mm al año…!

 

Situación geográfica de Shark Bay y Pilbara.
Fuente: GOOGLE MAPS

Los estromatolitos más antiguos de Shark Bay tienen “sólo” unos 3.000 años, y a simple vista no son nada espectaculares, ¡¡parecen coliflores!!

Tal como recuerda Bill Bryson en su divertido libro de viajes “En las Antípodas“, tras observarlos detenidamente junto a una pareja, oye como la mujer exclama a su marido:
¡¡¿…y cruzamos todo el continente para ver esto…?!!

Pero los restos más antiguos de estromatolitos se encuentran tierra adentro, a cientos de km. de Shark Bay, en Pilbara. Están datados en 3.500 millones de años y son los fósiles más antiguos del mundo, es decir, la primera prueba que tenemos de vida sobre la Tierra…!!

Cianobacterias aisladas de estromatolitos
en Shark Bay (Hamelin Pool).
Allen et al (2009)
En la época de los estromatolitos fósiles no existían formas de vida más complejas ni predadores, no había todavía células eucariotas. Las condiciones de aquel mundo primitivo eran ideales para el desarrollo sin límite de las cianobacterias.
En Shark Bay, concretamente en “Hamelin Pool” la laguna costera donde “crecen” los estromatolitos, la salinidad es dos veces la del mar. Esas condiciones tan difíciles impiden el desarrollo de comunidades de predadores. Por este motivo las cianobacterias y otras microalgas viven en un “paraíso” y los estromatolitos “crecen” sin problemas…
Corte transversal de un estromatolito
“fósil” de Australia.
Autor: William J. Schopf. Disponible en http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/cyanofr.html

Hasta los años 60′ se debatía sobre el origen geológico o biológico de los estromatolitos.
El gigantesco tamaño de Australia hizo posible que nadie los descubriese “vivos” en Shark Bay y publicara las pruebas de su origen biológico hasta 1961.

Sólo en ambientes muy especiales es posible ver los estromatolitos “vivos” y Shark Bay es uno de esos contados lugares del mundo, junto con Bahamas por ejemplo. Por ésta y muchas otras razones Shark Bay es Patrimonio Mundial por la UNESCO desde 1991…

Referencias:

-Allen MA, Goh F, Burns BP, Neilan BA. Bacterial, archaeal and eukaryotic diversity of smooth and pustular microbial mat communities in the hypersaline lagoon of Shark Bay. Geobiology 7: 82-96 (2009)
-Beraldi H. Estromatolitos. Artículo web publicado en http://www.geologia.unam.mx/igl/index.php?option=com_content&view=article&id=543:temas&Itemid=222
-Bryson B. En las antípodas (Down Under). Ed. RBA, 414 pp.
-Stromatolites of Shark Bay. http://www.sharkbayvisit.com/pages/the-stromatolites/

 

Los pájaros de Hitchcock

Cuando se habla de algas productoras de toxinas primero se piensa en los dinoflagelados, pero no siempre es así. Hay otros “sospechosos habituales” entre el fitoplancton, y tal como veremos esta vez la culpa fue de las diatomeas…

Diatomeas aisladas de las rías de Vigo y Pontevedra. Ninguna de estas especies es tóxica…excepto la cadena de cuatro pequeñas células alargadas (en el medio, arriba), que es Pseudonitzschia.

Las diatomeas fabrican cubiertas de sílice que encajan entre si para proteger las células. Si las vemos de forma lateral, como el Coscinodiscus de la imagen de la derecha, comprobamos que son “cajitas” microscópicas…

Las diatomeas son microalgas muy abundantes sobre todo en zonas costeras, donde proliferan en primavera y otoño para mayor “regocijo” y “empacho” del resto de habitantes marinos.

Desde el diminuto microplancton animal hasta los moluscos, aves marinas y finalmente nosotros, todos dependemos de las microalgas, ¡¡y en gran medida de las diatomeas!! para tener pescado y marisco que llevarnos a la boca…

Pero cuando proliferan diatomeas tóxicas entonces tenemos un problema. En concreto se trata de las especies del género Pseudonitzschia que producen una potente neurotoxina, ácido domoico, también llamado “ácido zombie”.

No hace falta describir en detalle las consecuencias de los daños neurológicos agrupados bajo el nombre de “síndrome amnésico”…los podemos comprobar en este “zombie” del siguiente video, un león marino…
El pobre animal se ha intoxicado por la acumulación de toxinas en el ecosistema marino: desde las diatomeas Pseudonitzschia han llegado al pescado que forma parte de su dieta. Lo mismo sucede con otra fauna marina, como las aves, por ejemplo.

Y aquí tenemos a la verdadera responsable de la intoxicación por domoico…

Pseudonitzschia australis,
aislada en la ría de Pontevedra,
microscopía electrónica de barrido.

El género Pseudonitzschia incluye más de 20 especies, y solo algunas de ellas producen el ácido domoico. En Galicia, la especie tóxica es Pseudonitzschia australis, la misma que vemos en la imagen de la izquierda.

La toxina se descubrió en 1989, después de una intoxicación de fauna marina, muchos intoxicados y 4 personas muertas por comer marisco contaminado en Canadá…no es una broma pues.

Desde entonces, el estudio del género Pseudonitzschia ha ocupado mucho tiempo y dinero en investigación y redes de control de biotoxinas marinas para intentar evitar cualquier riesgo de intoxicación…

Pues bien, en agosto de 1961 miles de aves marinas (según la prensa local), en concreto pardelas sombrías (Puffinus griseus) se desplomaron sobre las casas en la costa de Monterey Bay (California).

Pardela sombría (©Andrew Crossland)
orientalbirdimages.org

Algunas de ellas morían regurgitando anchoas…vamos, todo un “espectáculo” desconcertante para los residentes y veraneantes. Pero uno de aquellos turistas llamado Alfred Hitchcock tomó buena nota del extraño fenómeno y convirtió aquellas pardelas “suicidas” en los negros cuervos “asesinos” de su inquietante e histórica película de “Los pájaros“.

 

Santa Cruz Sentinel (18 agosto 1961)
relatando la “invasión” de las aves.
Fuente: Bargu et al 2012.

No fue hasta ahora, 50 años después, en el primer nº de 2012 de la revista “Nature Geoscience” cuando se ha desvelado científicamente el enigma de las aves que caían del cielo. La Dra. Bargu y sus colaboradores analizaron muestras del zooplancton conservadas en formol y del estómago de aves, peces y tortugas en aquellas fechas…

…y concluyeron que todos habían ingerido grandes cantidades de especies tóxicas de Pseudonitzschia, directamente ó a través del krill, calamares y anchoas en el caso de las pobres pardelas y el resto de la fauna marina…

Así que las Pseudonitzschia tóxicas (y no los pájaros), fueron las auténticas “malas” de la película…!!

Referencias:

-Bargu S, Silver MW, Ohman MD, Benítez-Nelson CR, Garrison DL. Nature Geoscience 5:2-3 (2012).

 

La ventana de Gaudí…

La invención del microscopio óptico se sitúa a comienzos del s.XVII, pero no es hasta el s.XIX cuando se introducen los mayores avances abriendo de par en par la exploración del mundo microscópico.

Lámina 56 (Copépodos).
Las 100 láminas están disponibles en
http://commons.wikimedia.org/wiki/Kunstformen_der_Natur
Y gracias a estas observaciones más precisas y al genio del zoólogo alemán Ernst Haeckel (1834-1919) fue posible la publicación de las ilustraciones de microorganismos en “Kunstformen der Natur” (Formas del arte de la naturaleza) entre 1899-1904.

El copyright de estas ilustraciones ha prescrito y está disponible de forma libre en internet.

Haeckel elaboró en esta fantástica obra de arte hasta 100 láminas de diversos seres vivos tan distintos como los antílopes y el plancton marino. Las representaciones del plancton tenían en ocasiones un cierto exageramiento “barroco” en su afán de recrear el más mínimo detalle…El “preciosismo” de Haeckel pudo estar influenciado por el “Jugendstil”, una variante de Art Nouveau alemán.
Lámina 31 de Haeckel
(Radiolarios, Cyrtoidea)

Lo que sí es cierto es que los dibujos de Haeckel tuvieron una influencia en el Art Nouveau que se extendió por toda Europa a finales del s.XIX. En particular comentaremos dos ejemplos de arquitectura modernista inspirados en los radiolarios, un grupo del zooplancton que fabrica complejas estructuras de sílice y contiene muchas veces algas endosimbiontes (zooxantellas, dinoflagelados).

El primer ejemplo lo encontramos en la exposición universal de París de 1900, en una de las puertas de entrada de la exposición. El arquitecto René Binet, inspirado por las ilustraciones de radiolarios de Haeckel, diseñó una puerta monumental que luego fue llamada “Porte Binet”.

Detalle de un radiolario dibujado por Haeckel, y la puerta “Binet” de la exposición
universal de París. Imagen disponible en http://exposicionparis1900.blogspot.com/

La “Porte Binet” estaba situada en la actual plaza de la Concordia y coexistió con la torre Eiffel, pero a diferencia de ésta fue desmontada al final de la exposición. Sin embargo, gracias a la infografía 3D, podemos viajar en el tiempo y verla tal como era en el año 1900. Para ello basta con dirigirse al enlace http://vimeo.com/10894607

El segundo ejemplo vino de la mano de Gaudí y éste sí lo podemos ver hoy en día en Barcelona, en la catedral de la Sagrada Familia…!!!

Arriba: detalle de la fachada
de la Sagrada Familia (Autor: Ismael Hdez. Silva).
Abajo: imágenes coloreadas de radiolarios
y en B/N la ilustración de uno similar por Haeckel.

 

En este edificio, como en muchas obras de Gaudí, existen continuas referencias a las formas vivas inspiradas en vegetales, conchas marinas, etc. Y el genial arquitecto catalán también imaginó que los radiolarios de Haeckel serían un buen modelo para el diseño de unas ventanas del claustro.
Esas ventanas las encontramos en la fachada de la Sagrada Familia, en la imagen de la izquierda aparecen junto a la base de la grúa amarilla. Y los radiolarios que eligió Gaudí para esas ventanas eran similares a los que muestra la siguiente imagen coloreada.
La anécdota es que la revista National Geographic en su edición de diciembre 2010 citaba que Gaudí se había basado en diatomeas para las ventanas del claustro. Pero lo ilustraban con el dibujo de un radiolario!!! tal como comprobamos en el montaje que cierra esta entrada.
Cierto es que diatomeas y radiolarios son silíceos, pero ahí terminan sus parecidos..!!!
Les dejo con 1) el comentario erróneo de National Geographic, 2) un detalle ampliado de las ventanas del claustro (Fuente: foroxerbar.com) y 3) una imagen real de radiolarios en el Pacífico, que realicé durante la campaña 6 de Malaspina.

 

Fragilidium: el pez chico se come al grande…

Fragilidium visto a 100 aumentos. Autor: F. Rodríguez
Los dinoflagelados son microalgas que incluyen especies fotosintéticas y heterótrofas, pero entre las primeras (igual que las plantas carnívoras) algunas incluyen en su dieta a otros organismos.
Esta forma de vida “mixótrofa” se observa en distintos géneros de dinoflagelados, pero la que practica Fragilidium, alias el “pez chico” protagonista de hoy, es muy curiosa…!!
Para centrar el tema, vamos a contar primero que los dinoflagelados se pueden dividir en dos tipos de células: las que fabrican placas (normalmente de celulosa) a modo de armadura ó exo-esqueleto, llamadas “tecas”, y las que están “desnudas” de esas placas… Fragilidium tiene tecas.
Fragilidium al microscopio óptico (400 aumentos), y con tinción calcoflúor
para observar sus tecas. Autor de la última imagen: Alf Skovgaard
disponible en http://www.alfskovgaard.dk
El número, distribución y la forma de esas tecas es distinto en cada género y sirven para diferenciar las especies de dinoflagelados. Las tecas se solapan entre si igual que ocurre en las tejas de una casa, limitando el tamaño de las células. Por ello los dinoflagelados no pueden alimentarse de presas demasiado grandes, excepto…
Fragilidium con las tecas separadas
…Fragilidium, porque éste a diferencia de otras especies, sí puede separar esas placas y alejarlas de la célula, convirtiéndose en una simple “bola” con unas tecas “satélite”, tal como vemos en esta imagen.
En su ciclo de vida Fragilidium tiene también otras formas, bien como un quiste ovalado inmóvil o la célula “tecada” de la figura anterior, que se mueve gracias a sus flagelos sin llamar la atención ni asustar a nadie…hasta que se encuentra a una presa.
Las presas de Fragilidium son otros dinoflagelados, por ejemplo de los géneros Ceratium y Dinophysis…
¿Son más grandes? no hay problema, porque para eso está la “magia” de separar las placas.

A la izquierda: Ceratium tripos. A la derecha, 3 imágenes (Autor Alf Skovgaard; http://www.alfskovgaard.dk) en las que vemos la secuencia donde Fragilidium ingiere a Ceratium tripos, situándose primero sobre él, luego doblando su largo “cuerno”, y finalmente sólo queda la célula de Fragilidium “hinchada”, con las tecas separadas.

En las imágenes de la izquierda vemos ejemplos de un cultivo de Fragilidium al que añadimos Dinophysis tripos como presa (ejemplo en la imagen superior derecha).

El resultado: en (A) vemos un quiste ovalado típico de Fragilidium, y en (B, C) células de Fragilidium después de “zamparse” a Dinophysis.
En (C) es visible todavía Dinophysis a medio digerir, mientras que en (B) solo se adivinan sus restos por la prolongación en pico en la parte inferior de Fragilidium.

Así que el mundo de las microalgas es una peligrosa “selva” en miniatura en la que no siempre gana el más grande sino el que mejores armas tiene…!!

 

Referencias:

-Park MG, Kim M. Prey specificity and feeding of the thecate mixotrophic dinoflagellate Fragilidium duplocampanaeforme. J. Phycol. 46: 424-432 (2010).

 

El mar de Ross…

…Es el más cercano al polo sur geográfico y escenario de algunas de las mayores hazañas de la llamada “época gloriosa” de la exploración antártica a comienzos del s.XX. A él se dirigieron las famosas expediciones de Amundsen y Scott para iniciar sus viajes al polo sur en 1911 y 1912, con fatal desenlace para Scott y varios de sus compañeros.

El mar de Ross visto desde cabo Evans (2008). Autor: F. Rodríguez
El clima de la Antártida mantiene intactas y “congeladas en el tiempo” las cabañas de las expediciones de Robert F. Scott en “Hut Point” (1901-1904) y el cabo Evans (1910-1913).
Cabaña de la expedición “Terra Nova”
de R.F. Scott (1910-1913), con el volcán Erebus al fondo. Autor: Adrian B.

En su interior todo permanece igual que hace un siglo y despierta admiración imaginar cómo vivían y trabajaban en aquellas condiciones…

Interior de la cabaña de la expedición “Terra Nova”. Autor: F. Rodríguez

Frente a “Hut Point” se encuentra hoy la base antártica permanente de McMurdo (EEUU), gestionada por el programa antártico de la National Science Foundation (NSF).
Base antártica McMurdo (EEUU). Autor: F. Rodríguez
En ella viven hasta 1000 personas, entre militares y civiles dedicados a la investigación.
En enero de 2008 gracias a una beca de la NSF pude visitar esos lugares históricos y la base McMurdo, en la que convivimos y trabajamos un grupo de estudiantes, post-docs e investigadores durante todo un mes.
Foca de Weddell en un respiradero
de la ensenada de McMurdo. Autor: F. Rodríguez
Hace millones de años que la Antártida se separó de América del Sur comenzando un invierno de nieves eternas que dura hasta nuestros días. El clima de la Antártida cambió bruscamente debido a que las corrientes marinas y los vientos, libres de todo obstáculo, envolvieron al continente y lo aislaron térmicamente. El hielo cubrió entonces la tierra firme y extensiones enormes del océano. Bajo cientos y hasta miles de metros de hielo en el interior de la Antártida se ocultan los fósiles de los bosques y la fauna de épocas más cálidas…

La vida marina tuvo que adaptarse a un nuevo ambiente, muy frío pero estable (entre -2 y 10ºC), menos inhóspito que la tierra firme! En la actualidad encontramos una gran diversidad de organismos marinos perfectamente adaptados a este medio pero incapaces de sobrevivir fuera de la “burbuja climática” de la Antártida. De ahí la fragilidad de este ecosistema que empieza a verse amenazado en las islas subantárticas debido al aumento de la temperatura en las últimas décadas.

Diatomeas aisladas bajo el hielo en la ensenada de McMurdo, frente a la base con el mismo nombre. Varios autores durante el curso NSF (enero 2008).
Colonia de Phaeocystis antarctica,
alga haptoficea abundante en las costas antárticas,
aislada en la ensenada de McMurdo.

En el caso del fitoplancton, encontramos los mismos grupos de microalgas que en otras latitudes con la excepción de cianobacterias, poco abundantes en los mares antárticos.

Debido a su adaptación a las bajas temperaturas, la observación del plancton al microscopio requiere de un porta-objetos equipado con un sistema de refrigeración. Si colocásemos la muestra sobre un “porta” normal, la temperatura ambiente y la luz del microscopio la “achicharrarían” en pocos minutos…!!

Las microalgas antárticas viven tanto en la columna de agua, charcas y pequeñas lagunas costeras, como en el hielo, ocupando el agua intersticial en su interior. Con el deshielo estacional, la banquisa de hielo se llega a teñir con el color marrón de las diatomeas y otras algas que proliferan en su interior y terminan por ser “liberadas” en el mar…

Estas proliferaciones de microalgas hacen girar la “rueda” del ecosistema marino y sin estos pequeños habitantes “del hielo” el océano antártico sería un desierto biológico igual que sucede en tierra firme…!!

En el borde del hielo, cerca del cabo Evans
con un pingüino de Adelia. Autor: F. Rodríguez

Esperemos que la vida natural en la Antártida no se convierta en un “juguete roto” más de nuestros caprichos…Y que los pingüinos nos puedan seguir observando, hasta acercarse a nosotros, con la misma inocente curiosidad ¡¡…pero sin miedo…!!

Referencias:

-Antártida. La vida en el límite. Las expediciones Bentart. García Alvarez O., Parapar Vegas J., Ramos Martos A (eds.). Hércules ediciones (2011).
-Portal web de United States Antarctic Program: http://www.usap.gov
-El peor viaje del mundo. Apsley Cherry-Garrard.

2+2 no siempre son 4: Margulis y la simbiogénesis

Lynn Margulis (1938-2011)
Hace unos días nos dejaba una de las científicas más influyentes de las últimas décadas, la bióloga Lynn Margulis, que jovencísima (en 1967) publicaba la teoría de la endosimbiosis en serie (siglas en inglés SET: “serial endosymbiotic theory”).
Con esta teoría Margulis explicaba el origen de las células eucariotas (con núcleo diferenciado) a partir de fusiones previas de organismos procariotas (bacterias, sin núcleo diferenciado).
Como otras grandes contribuciones a la ciencia, la teoría SET no procede de la inspiración divina. La creatividad juega un papel importante, pero la inspiración surge a partir de la reflexión sobre los resultados previos de otros cientificos. Y es ésa combinación de creatividad y formación intelectual la que hace posible ensamblar las piezas del “puzzle” bajo un nuevo enfoque, y formular una teoría general aplicable a numerosos ámbitos.
Y en eso consiste precisamente la aportación de grandes científicos como Margulis:
abrir nuevos terrenos “cultivables” para el avance de la ciencia en generaciones futuras.

 

Symsagittifera roscoffensis.
© Wilfrid Thomas, Station Biologique de Roscoff

Hablar de endosimbiosis es hablar de las microalgas. Todas (las eucariotas!!) proceden de una célula eucariota primigenia que incorporó una bacteria fotosintética (cianobacteria), con la cual consiguió nuevas capacidades (fotosíntesis) para mejorar su “competitividad”.

Así pues, la endosimbiosis es un mecanismo evolutivo crucial para la creación de nuevas especies, denominado simbiogénesis. De ahí el título de esta entrada: 2 procariotas no dieron lugar a un procariota más grande, sino algo totalmente distinto…!!

En el medio marino tenemos ejemplos curiosos de simbiosis “animal-vegetal” que pueden llevar algún día a una “unión estable” en una nueva especie tal como sucede en las microalgas. Por ejemplo, el gusano marino Symsagittifera roscoffensis, cuyo color verde se debe a las microalgas del género Tetraselmis que “cultiva” en su interior.
“Juvenil” de Elysia chlorotica
sobre filamentos de Vaucheria litorea
(Rumpho et al. 2008)
Sin embargo, el primer caso en el cual se demostró un paso más allá, la integración de genes fotosintéticos en el ADN de un animal, lo encontramos en la “babosa de mar” Elysia.
Concretamente se estudió en Elysia chlorotica, un “animal fotosintético” que es capaz de mantener hasta 8 meses los cloroplastos del alga Vaucheria litorea gracias a esta forma “avanzada” de simbiosis.

En la península ibérica podemos encontrar otras especies, como Elysia timida, que se alimenta y “roba” los cloroplastos de la macroalga Acetabularia acetabulum.

Elysia timida sobre Acetabularia. Autor: Bruno Jesús (C.O. Universidad de Lisboa).
Imagen disponible en: http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_9026000/9026409.stm

 

Aplysia en la playa de la Barbeira (Baiona).
Autor: Alvaro Alvarez Jurado

Elysia es un molusco gasterópodo, emparentado a su vez con las “liebres de mar” del género Aplysia, que pueden alcanzar un tamaño mucho mayor y que simplemente “pastan” sobre las algas sin más oficio ni beneficio.

Pero quién sabe!, quizás algún día Elysia le cuente su secreto a Aplysia y ésta se lo pensará dos veces antes de zamparse enterita a su alga…!!

Referencias:

-Jesus, B., Ventura P., Calado G. Behaviour and a functional xanthophyll cycle enhance photo-regulation mechanisms in the solar-powered sea slug Elysia timida (Risso, 1818). J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 395: 98-105 (2010).
-Margulis L. Serial endosymbiotic theory (SET) and composite individuality. Microbiology Today 31:172-174 (2004).
-Mujer C.V., et al. Chloroplast genes are expressed during intracellular symbiotic association of Vaucheria litorea plastids with the sea slug Elysia chlorotica. PNAS 93:12333-12338 (1996).
-Rumpho M.E., et al. Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene PsbO to the photosynthetic sea slug Elysia chlorotica. PNAS 105:17867-871 (2008).

En esos mares tropicales…

Más precisamente en el Pacífico tropical, por donde discurrió la penúltima etapa de la circunnavegación Malaspina (Honolulu-Cartagena de Indias) a bordo del B.O. Hespérides, antes de cruzar hacia el Atlántico por el canal de Panamá.

En algún lugar del Pacífico tropical,
mayo 2011, desde el B.O. Hespérides. Autor: F. Rodríguez

Una oportunidad única para observar el plancton que vive en esas latitudes donde el azul marino se gana su nombre, en aguas que casi alcanzaron los 30 ºC cerca del ecuador. La razón de ello es la intensa radiación solar, que calienta y estabiliza la capa superficial del océano “aislándola” en cierto modo respecto a las aguas profundas, ricas en nutrientes.

Por tanto, las fuentes de luz y nutrientes están prácticamente “separadas” y esto dificulta el crecimiento de las microalgas, en particular las células de mayor tamaño. El océano abierto es en ocasiones un “desierto” biológico y en él domina el fitoplancton más pequeño (las cianobacterias), mejor adaptado a la limitación de nutrientes y del que hablaremos en otra entrada.

Planktoniella sol, una diatomea abundante
en mares tropicales y subtropicales. Autor: F. Rodríguez

Pero aún así, el fitoplancton tropical es muy diverso y ha desarrollado adaptaciones en sus formas y modos de vida para poder sobrevivir en esas condiciones.

En cuanto a las formas, cabe destacar que muchas células recuerdan a las de otras latitudes pero con formas “extravagantes”, como en el caso de los dinoflagelados, y que sirven para mejorar su flotabilidad.
Y respecto a la ecología, la simbiosis con cianobacterias, diminutos “campeones” en este medio, es muy importante ya que proporciona ventajas fisiológicas para conseguir los nutrientes y otros compuestos orgánicos que escasean en el agua.
Dinoflagelados en aguas tropicales, fila superior Ornithocercus magnificus,,
Ceratium (gravidum?) y Dinophysis schuetii. Fila inferior, Ceratium y Ceratocorys. Autor: F. Rodríguez

…Y hablando sobre las “simbiosis tropicales” comentaremos dos ejemplos, las diatomeas del género Rhizosolenia y los dinoflagelados del género Ornithocercus.

Rhizosolenia contiene una cianobacteria endosimbionte, Richelia. La diatomea es fotosintética, pero con Richelia consigue la fijación de nitrógeno atmosférico aumentando así su fuente de nutrientes.

Rhizosolenia con Richelia en su interior
(la imagen de la derecha con epifluorescencia)
Autora: Dolors Blasco.

Esta simbiosis recuerda a la que establecen las raíces de plantas leguminosas en el medio terrestre con bacterias fijadoras de nitrógeno. Por su parte, la pequeña Richelia gana a su vez “seguridad” con la cubierta silícea de la diatomea respecto a posibles predadores.

En el caso de Ornithocercus (del griego ornitho=pájaro y cercus=cola) se trata de un organismo heterótrofo que establece simbiosis con cianobacterias, por ejemplo del género Synechococcus, pero se trata en este caso de ectosimbiontes. Es decir, se acumulan en el exterior de la célula sobre una estructura en forma de corona. En este caso, no está claro que sean fijadoras de nitrógeno, pero si facilitarían otras sustancias orgánicas mediante la fotosíntesis, y puede que incluso ellas mismas sirvan como alimento…!!

Ceratium (limulus?) y Ornithocercus magnificus. Autor: F. Rodríguez

Los diferentes pigmentos que predominan en las microalgas eucariotas y cianobacterias nos ofrecen imágenes bellísimas al microscopio de epifluorescencia, como la que cierra esta entrada. En ella vemos el rojo de la clorofila en Ceratium frente al amarillo de las ficobilinas en Ornithocercus y su “huerta” de cianobacterias.

Ornithocercus no ha podido ser cultivado en laboratorio, pero de lo que no hay duda es de que su belleza es todo un homenaje a la biodiversidad en los océanos…!!

Referencias:

-Nitrogen in the marine environment. Capone DG, Carpenter EJ, Bronck DA (eds). Academic Press (2008). 1757 págs.
-Woraporn T. Mixotrophic protists among marine ciliates and dinoflagellates: distribution, physiology and ecology. PhD Thesis. 148 págs.

Noctiluca y el mar de ardora

 

Imagen nocturna de Noctiluca scintillans.
Autor: Yannick Verheust (yannick_verheust@hotmail.com)
disponible en http://www.marinespecies.org/

Muchos organismos marinos, desde bacterias hasta peces como el rape, son bioluminiscentes. En lo que respecta al plancton, el brillo nocturno que produce en el mar recibe el nombre popular de “mar de ardora”.

Suele tratarse de una luz azulada “fantasmal” de gran belleza, un regalo único de la naturaleza tal como se aprecia en la imagen que abre esta entrada…

…Y cuando hablamos de microalgas bioluminiscentes nos referimos exclusivamente a los dinoflagelados. Hasta 20 géneros de dinoflagelados son capaces de producir bioluminiscencia (Alexandrium, Ceratium, Protoperidinium, etc) pero una de las causas más habituales del “mar de ardora” suele ser la especie Noctiluca scintillans.

 

Comparación de la imagen al microscopio (10X) de Noctiluca scintillans
aislada en el puerto de Raxó (Ría de Pontevedra, 10 de julio 2009) y la ilustración de Meunier (1919)

Podemos imaginar la perplejidad de sus descubridores al observar esta gran burbuja flotante (hasta 1 mm. de diámetro) animada por una especie de tentáculo. Por ello no es de extrañar que en su primera descripción a comienzos del s.XIX Noctiluca fuese clasificada como un organismo gelatinoso similar a las medusas…!!

La pueden ver en vivo en el siguiente vídeo,
son células aisladas el 25 de agosto 2014 en la playa de Alcabre (Vigo)
 Noctiluca (etimológicamente “que brilla en la noche“) es un dinoflagelado atípico. Genéticamente aparece muy separado del resto de dinoflagelados en una rama primitiva del árbol evolutivo, aunque algunos estudios recientes parecen contradecir su carácter ancestral. Noctiluca es heterótrofa, pero también puede contener algas verdes endosimbiontes.
Marea roja de Noctiluca en cabo Silleiro, Baiona
(octubre 2009. Autora: Amelia Fdez. Villamarín)
Durante el día, la acumulación de células de Noctiluca puede colorear el mar. Se trata de una especie inofensiva causante ocasional de “mareas rojas”. Pero no tiñe el agua de rojo “sangre” como Mesodinium, sino más bien de un tono anaranjado, tal como se observa en la imagen anterior.
Las manchas de Noctiluca dejan una apariencia ligeramente “aceitosa” sobre la superficie del mar.
Durante la noche, cualquier vibración ó movimiento brusco que así “perciban” las células desencadena una reacción química sobre las moléculas de luciferina que genera finalmente la bioluminiscencia.
…De ahí puede que venga el dicho marinero: “ardora no mar, borrasca a entrar…”…Curiosamente, la luciferina de los dinoflagelados es muy parecida a la clorofila, y ésta a su vez es una molécula que también emite luz, aunque en este caso sea fluorescencia roja. La bioluminiscencia cumple distintas funciones en el medio marino según el organismo en cuestión. En el caso de Noctiluca y otros dinoflagelados podría ser una de estrategia de defensa contra posibles depredadores del zooplancton. Sobre esta teoría, denominada “alarma contra ladrones“, les aconsejo ver un corto de animación de Divulgare, que incluí en la entrada “Cortometrajes marinos“.
Imagen superior: Dinophysis caudata ingerida por Noctiluca, se muestran dos ampliaciones y un ejemplo
del dinoflagelado libre a la izquierda. Imagen inferior: Noctiluca completamente deformada tras haber ingerido una cadena de diatomeas (Stephanopyxis). Autora: Laura Escalera Moura.

Noctiluca es voraz y “gusta” de todo, desde bacterias, huevos de invertebrados y peces, hasta fitoplancton como las diatomeas y otros dinoflagelados. Por esta razón se ha planteado también que aunque no produzca toxinas por sí misma, pueda ser en ocasiones un transmisor de sustancias tóxicas fabricadas por sus presas al resto del ecosistema marino.

Sin embargo, nada hay que temer si nos encontramos algún día con las “glotonas” Noctilucas y sus manchas en el mar, sino más bien tener paciencia y esperar a que llegue la noche para intentar conseguir una foto inolvidable…!!!

Referencias:

-Escalera L, Pazos Y, Moroño A, Reguera B. Noctiluca scintillans may act as a vector of toxigenic microalgae. Harmful Algae 6:317-320 (2007).
-Haddock SHD, Moline MA, Case JF. Bioluminiscence in the sea. Annual Review of Marine Science 2:443-493 (2010).
-Meunier A. Microplankton de la Mer Flamande: 4. Les Tintinnides etcœtera. Mémoires du Musée Royl d’Histoire Naturelle de Belgique, VIII(2). 59, 2 plates pp. (1919).
-O mar na cultura popular galega. Artículo publicado en Galipedia (http://gl.wikipedia.org/wiki/O_mar_na_cultura_popular_galega)