Los indios que cazaban ballenas

Los Makah son una de las 566 tribus nativas americanas de EEUU reconocidas como “naciones domésticas dependientes” bajo tutela del gobierno federal. Fuente: twilight wiki. La imagen de portada es obra de Alex McCarty.

Los Makah son una tribu nativa americana de Neah Bay (WA), el extremo más noroccidental de EEUU, excluyendo Alaska.

El mar era muy importante para los Makah. El origen de su nombre (según tribus vecinas) significa “pueblo generoso con la comida“. Pero en su lengua, los Makah se hacían llamar “qwi-dich-cha-at“: el pueblo que vive cerca de las rocas y las gaviotas.

Sus tierras originales poseían densos bosques en el interior y una extensa costa, lindando con el estrecho de Juan de Fuca y el océano Pacífico.

Al igual que otras culturas indígenas aprovechaban los recursos naturales en cada época del año con una sabiduría y respeto profundos a los animales y plantas que aseguraban su sustento. La fauna marina les proveía de alimentos básicos y de enorme valor comercial, como las pieles de nutria de mar.

Territorio original de los Makah (gris) y reserva actual (polígono blanco en el extremo noroeste). Fuente: nwcoastindians

Para hacerse al mar construían largas canoas con madera de cedro rojo que podían tener velas. Los Makah eran navegantes expertos y no les preocupaba alejarse y perder de vista la tierra.

Cazaban ballenas, focas y nutrias de mar, además de pescar fletán, salmones y recolectar marisco en sus costas.

La caza de ballenas era un orgullo para los Makah y una tradición muy importante. Incluía rituales y ceremonias espirituales, e inspiraba canciones, danzas y motivos de artesanía. De ellas aprovechaban la carne y la grasa. También usaban huesos de ballena para fabricar objetos diversos y adornos personales.

El contacto con europeos a finales del s.XVIII fue desastroso para su sociedad y la transmisión de su cultura, debido a las muertes por culpa de enfermedades como la viruela y la gripe.

En 1855 firmaron un tratado con EEUU según el cual cedieron casi todo su territorio a cambio de mantener sus derechos de caza y pesca. Abandonaron la caza de ballenas a comienzos del s.XX (en 1999 capturaron la primera en 70 años), pero los productos del mar (y el marisco en particular), continúan siendo esenciales en la dieta de los Makah. Aquí quería yo llegar…

Pescadores Makah arrastrando una ballena (1914). Autor: C. Asahel. Fuente: University Libraries

El marisco de la costa oeste de Norteamérica puede contener niveles peligrosos de toxinas paralizantes debido a proliferaciones de dinoflagelados como las del género Alexandrium.

Entre las citas históricas de intoxicaciones en la costa oeste destaca la muerte de 100 cazadores rusos en 1799 tras consumir mejillones en Alaska.

Desde 1957 existe en el Estado de Washington un programa de control y análisis de toxinas en moluscos. Los cierres para evitar intoxicaciones por toxinas paralizantes (PSP, Paralytic Shellfish Poisoning) son habituales cada año entre abril y octubre en la región de los Makah. Pero ellos mantienen su propio criterio y costumbres al respecto.

Conocen perfectamente el riesgo de consumir marisco contaminado pero suelen recogerlo en zonas que consideran seguras. Y no sólo esto: un estudio antropológico reveló que muchos se creen inmunes a las toxinas. Cierto es que los Makah apenas sufren intoxicaciones.

Fiesta anual “Makah Days” (2014). Fuente: Makah.com

Su tradición oral menciona fiestas tribales en las que compartían marisco con miembros de otras tribus. Si los visitantes enfermaban, a los Makah, consumidores habituales de moluscos, no les ocurría nada.

Las toxinas paralizantes (p.ej. saxitoxinas y tetrodotoxinas) bloquean la transmisión de impulsos nerviosos al interferir en el funcionamiento normal de proteínas transmembranales (canales de sodio (Na+) dependientes de potencial), provocando parálisis neuromuscular y el síndrome PSP que puede ser mortal.

En moluscos la acumulación y eliminación de toxinas paralizantes es muy variable según la especie. La mayoría de bivalvos son relativamente insensibles porque sus nervios y músculos utilizan principalmente canales de Calcio (Ca+).

Mya arenaria. Autor: F. André. Fuente: DORIS

Pero las saxitoxinas pueden ser fatales en fases juveniles de su ciclo de vida. Como respuesta, Bricelj y col (2005) demostraron que poblaciones de almejas de Nueva Inglaterra (Mya arenaria) expuestas de manera crónica a saxitoxinas, poseían mutaciones genéticas que aumentaban 1000 veces su resistencia.

La simple sustitución de un aminoácido es responsable de esta ventaja adaptativa (peligrosa para la salud pública ya que podrían acumular más toxinas que sus congéneres “normales”).

Para descubrir si existen bases genéticas que apoyen la creencia de los Makah, Adams y col (2016) se inspiraron en el ejemplo de las almejas.

Tomaron muestras de ADN a 83 individuos (usando palillos bucales), y rastrearon aquellas mutaciones que reducirían la afinidad de la saxitoxina por el canal de Na+ en músculo esquelético (Nav 1.4).

¿Y qué encontraron? Nada, ni asomo de dichas mutaciones…

Mujer Makah (1915). Autor: E.S. Curtis. Fuente: Northwestern University

Es más: en los períodos de cierre por saxitoxinas los Makah no alteraron aparentemente sus hábitos de recolección ni de consumo de marisco. Adams y col. dejan entrever estupefacción. No tienen conclusiones del todo claras.

Descartan prácticamente otras mutaciones genéticas y siembran dos nuevas hipótesis:

<1> Quizá las concentraciones de saxitoxinas no sean lo suficientemente elevadas (las últimas muertes por PSP en la región ocurrieron en 1942) en comparación a la costa este (donde se estudiaron las almejas).

<2> Los Makah no han estado expuestos tanto tiempo como para favorecer la selección de mutaciones (los tiempos de generación en almejas y humanos no son comparables !!).

La selección natural en almejas sólo se ha demostrado en zonas expuestas a niveles muy altos de saxitoxinas a lo largo de períodos prolongados.

Formas de resistencia (quistes) de Alexandrium tamarense. Autor: David Wall. Fuente: WHOI

Un ejemplo de esto serían zonas de la costa este de Norteamérica como la Bahía de Fundy (Canadá), un “punto caliente” de saxitoxinas debidas a proliferaciones de Alexandrium, donde la almeja más consumida es Mya arenaria. Allí, los valores máximos de toxinas PSP son casi 20 veces superiores a los de la región de los Makah.

Mientras, las exposiciones cortas a niveles intermedios de toxinas producirían efectos subletales (parálisis e inhibición del crecimiento) en vez de muerte directa y selección de poblaciones resistentes.

Una cosa es cierta: el riesgo para la salud de los Makah es obvio debido a su consumo habitual de marisco en una región afectada por PSP. Y hasta que alguien demuestre lo contrario, no hay pruebas de que sean más resistentes a las toxinas.

Se desconocen los efectos subletales de la exposición crónica en humanos, pero si alguien tiene tentaciones de comerse una bandeja de mejillones/almejas/ostras/vieiras sin control de toxinas, el informe FAO sobre PSP nos despeja las dudas de un plumazo:

Célula vegetativa de A. tamarense. Fuente: dblab.rutgers.edu

“En casos leves, los síntomas clínicos de intoxicación con PSP incluyen una sensación de hormigueo o entumecimiento alrededor de los labios […] Luego el hormigueo o entumecimiento se extiende progresivamente por el rostro y el cuello. Con frecuencia, el paciente experimenta […] cefaleas, mareos, nauseas, vómitos y diarrea y, ocasionalmente, también ceguera temporal. La mayoría de los síntomas aparecen rápidamente (en cuestión de horas), pueden durar varios días […] En intoxicaciones moderadamente graves, la parestesia se extiende a los brazos y las piernas […] Con frecuencia se observan manifestaciones del cerebelo, como ataxia, falta de coordinación motora […] Las primeras dificultades respiratorias se manifiestan con una sensación de ahogo alrededor de la garganta. En casos de intoxicación grave […] entre dos y 24 horas luego de la ingestión el paciente presenta dificultades respiratorias graves y muere por parálisis respiratoria.” FAO (2005)

Referencias:

-Adams NG y col. Assessment of sodium channel mutations in Makah tribal members of the U.S. Pacific Northwest as a potential mechanism of resistance to paralytic shellfish poisoning. Harmful Algae 57:26-34 (2016).
-Bricelj VM y col. Evidence of selection for resistance to paralytic shellfish toxins during the early life history of soft-shell clam (Mya arenaria) populations. Limnol. Oceanogr. 55:2463-75 (2005).
-Estudio FAO. Alimentación y nutrición: Biotoxinas marinas. pp. 292 (2005). Disponible en FAO.

 

 

 

Arte y biología marina

Hoy les contaré tres historias sobre arte, diseño creativo y biología. El mundo marino y en particular las algas (o alguna propiedad como la bioluminiscencia) juegan un papel esencial en cada una de ellas.

1. Preparaciones ornamentales de diatomeas


Preparación con frústulas de diatomeas, escalas de alas de mariposa y otros insectos. Autor: H. Dalton (s. XIX). Fuente: A cabinet of curiosities

La era victoriana, asociada al reinado de Victoria I de Inglaterra (1837-1901), fue una época de hegemonía mundial del Reino Unido por el impulso de su economía, industria e imperio colonial.

Durante dicho período, la expansión de las clases medias y el interés por las ciencias naturales estimuló la creación de sociedades y clubes donde los microscopios y las preparaciones de muestras eran algo habitual.

Y no sólo por su valor educativo sino como mero entretenimiento…

Preparación de diatomeas. Autor: Osamu Oku. Fuente: The Mainichi

Fue así como surgió una demanda comercial de preparaciones de insectos, fósiles, botánica, cristales y (cómo no!!) organismos marinos: foraminíferos, radiolarios, espículas de esponjas y diatomeas.

Preparación de diatomeas. Autor: Stefano Barone. Fuente: Diatomshop

Después de eliminar la materia orgánica de las diatomeas con tratamientos químicos, sus frústulas de silíce lucen como cristales con un sinfín de formas.

Este arte victoriano con diseños basados en diatomeas sigue vivo en nuestros días gracias a artistas de lo microscópico como Klaus Kemp, Osamu Oku y Stefano Barone, entre otros.

Colocar las diatomeas en el lugar preciso parece tarea de orfebres o relojeros. Como curiosidad, Osamu Oku aprovecha las pestañas que le caen (al lavarse la cara por ejemplo), como herramientas para desplazar las frústulas y elaborar sus diseños.

En España la mejor colección (una de las más extensas del mundo), es la de Ernesto Caballero y Bellido, datada entre 1891-1927 y conservada en el MNCN de Madrid. En este vídeo podemos ver cómo trabaja Klaus Kemp, considerado erróneamente el último exponente de este arte en la web de la Smithsonian.

2. La biología en la música de Björk


Björk en la inauguración de los XXVIII Juegos Olímpicos de Verano (Atenas, 2004). Fuente: Athens-Greece

Otra artista que introduce la biología en su obra, esta vez musical, es la cantante Björk.

En su discografía aparecen referencias continuas a la naturaleza (inspirada especialmente por su Islandia natal).

No es casualidad que a raíz de su disco “Biophilia” (2011), protagonizase junto a David Attenborough el documental “When Björk Met Attenborough“, rodado en parte en el Museo de Historia Natural en Londres.

Las influencias orgánicas en la música de Björk destacan en muchos de sus videoclips (como “Jóga” o “Virus“), a menudo obras de arte de un poderoso lenguaje visual y simbolismo, con realizadores de cine como Michel Gondry, Lars von Trier o Spike Jonze.

En el videoclip de “Oceania“, Björk canta en el fondo del mar rodeada por los únicos efectos de bioluminiscencia que he podido encontrar en el mundo del pop (así como de medusas y seres imaginarios). La propia Björk actuó con este tema durante la ceremonia inaugural de los Juegos Olímpicos de Atenas.

3. Diseños textiles y ciencias marinas


La última historia tiene a dos protagonistas con sede en Escocia y Alemania: Crùbag y Blond & Bieber.

Diseño de Crùbag inspirado en biología marina. Autor: G. Martínez. Fuente: BBC News

CRÙBAG es el estudio de diseño de Jessica Giannotti, quien aprovecha su formación en ciencias marinas para crear motivos originales en complementos de moda y decoración.

Su sede es un antiguo laboratorio del SAMS (Scottish Association for Marine Science) en Oban. Parte de los beneficios con la venta de los diseños se dedican a nuevos proyectos de investigación.

Descubrí a Crùbag en la reciente Conferencia Internacional de Fitoplancton Tóxico (ICHA) de Brasil, donde presentaron parte de sus colecciones.

Entre ellas poseen, por ejemplo, la Flora Collection inspirada en la investigación sobre algas nocivas y la Murray Collection que conmemora los 130 años del SAMS y el legado de uno de sus científicos más destacados, el oceanógrafo Sir John Murray (1841-1914), que participó en la famosa expedición HMS Challenger (1872-76).

BLOND & BIEBER es el estudio de diseño de Johanna Glomb y Rasa Weber, con sede en Berlín.

Uno de sus proyectos es Algaemy en el que exploran las posibilidades artísticas y creativas de las microalgas, mediante una impresora textil y un proceso artesanal en el que usan pigmentos de fitoplancton.

Con ambas diseñadoras y el siguiente vídeo donde muestran la sorprendente elaboración de sus diseños me despido por hoy.

Referencias:

Le Plancton. Traducción al francés del libro “Zukan Plancton” (Sociedad Japonesa de Plancton, 2011). Ediciones de la Station Biologique de Roscoff. 135 pp. (2014).

 

La tercera ley de Clarke

“Cualquier tecnología lo bastante avanzada es indistinguible de la magia.”

Arthur C. Clarke (Perfiles del Futuro, 1973)

La distancia más pequeña que podemos distinguir a simple vista está en torno a los 0.1 milímetros y para ampliar objetos y seres diminutos empleamos artilugios como lupas y microscopios. Pero la propia luz tiene límites de resolución y la observación con mayores aumentos (por ejemplo de virus, <100 nm), sólo fue posible gracias a tecnologías inimaginables en un pasado no tan lejano.

Microscopios sin luz >> microscopios electrónicos

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C.A.T. Sheldon no distingue bien el verde del rojo (como los daltónicos deuteránopes). Autor: F. Rodríguez.

Los ojos detectan las señales luminosas gracias a células fotoreceptoras (conos y bastones) en la retina. Los bastones (95% de fotoreceptores) permiten detectar cambios de intensidad mientras que los conos (5%) son responsables de la visión en color.

La mayoría de la población es tricrómata, posee tiene 3 tipos de conos que permiten distinguir el espectro de colores del arcoiris.

Los daltónicos (o ciegos al color), presentan modificaciones o ausencias de algún tipo de cono (p.ej. dicrómatas). No pueden diferenciar algunos colores o en casos severos (acrómatas) sólo ven escala de grises.

Aprovecho esto para desmentir la frase de que “los perros ven en blanco y negro“. No es verdad: los perros son dicrómatas (también los gatos).

Los bastones son 40 veces más sensibles a la luz que los conos y por ello al observar organismos en el microscopio con una luz tenue (como la autofluorescencia de los pigmentos en microalgas o sondas fluorescentes) necesitamos una habitación oscura para apreciarlos bien y evitar la saturación de la rodopsina de nuestros bastones.

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La naturaleza dual de la luz. Autor: S. Tanzilli. Fuente: Newsbuzzonlive

¿Y qué es la luz? radiación electromagnética con longitudes de onda (λ) entre 400-750 nm.

Su naturaleza dual (“onda-partícula”) es desconcertante, pero disponemos de ecuaciones matemáticas (gracias a Maxwell, Einstein y muchos otros), que describen su comportamiento y la energía, frecuencia y λ de las partículas o fotones que la integran.

Los fotones son el material de cualquier clase de radiación electromagnética, no sólo de la luz visible, que como ustedes saben es una pequeña rendija del espectro electromagnético.

El color está asociado a la energía y λ de dichos fotones y el violeta y el rojo son las manifestaciones extremas en el espectro visible.

Ernst Abbe (“padre” de la óptica moderna) demostró que el límite de resolución (d) de una imagen depende de:

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Disco de Airy: puntos en el microscopio (arriba) y el límite de resolución que impone el frente de ondas de la radiación (debajo). Fuente: Zhou y col. (2007)

  • La longitud de onda de la radiación incidente.
  • La apertura numérica (NA: función del índice de refracción del medio, 1 para el aire y 1.33 para el agua).

…Y la ecuación es: = 0.612 λ / NA.

A medida que aumentamos la imagen de un objeto bajo un microscopio óptico nos acercamos al límite de resolución que alcanzamos con la luz (∼200 nm).

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Coscinodiscus sp. (diatomea). Microscopio óptico (400X). Autor: F. Rodríguez

Si queremos ver con nitidez cosas más pequeñas necesitamos emplear partículas con menor λ que los fotones de luz. Un buen símil serían los píxeles de una imagen.

Si queremos ampliarla sin perder resolución necesitamos píxeles más pequeños: la luz visible tiene píxeles demasiado gruesos para diferenciar los detalles más sutiles de la superficie o el interior de una célula.

Así que un buen día a alguien se le ocurrió utilizar electrones, más energéticos y con λ menores (2-12 picómetros según la configuración del equipo), para obtener imágenes más allá de la resolución de la luz.

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Fuente: cs.brown.edu

Ése “alguien” fueron en realidad Max Knoll y su estudiante Ernst Ruska (Nobel de física en 1986), quienes desarrollaron a comienzos de los años 30′ el primer microscopio electrónico de transmisión.

Posteriormente se crearon otros sistemas como el de barrido, con menor resolución pero capaces de obtener imágenes en 3D.

La naturaleza de esta técnica impide observar organismos vivos, pero a quién le importa…

 

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Coscinodiscus sp. a 1000X (izquierda), con detalle de los poros en la zona central a 10.000X. Microscopio electrónico de barrido. Autores: J. Méndez y F. Rodríguez (MEB del C.A.C.T.I., Universidade de Vigo).

¿Cómo funciona un microscopio electrónico?

Sustituyen la luz y las lentes del microscopio óptico por un haz de electrones y electro-imanes. Los electrones, como toda materia, tienen naturaleza dual “onda-partícula” pero la suya es una radiación ionizante capaz de extraer electrones a los átomos.

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MEB. Fuente: ACMAL

Las imágenes representan distribuciones de intensidad electrónica y al no intervenir la luz aparecen sólo en escala de grises.

La técnica de barrido (MEB o SEM en inglés) utiliza un haz de electrones focalizado en vacío para escanear la superficie del objeto, produciendo diversas señales electrónicas en los átomos de la muestra que son recogidas por un detector y convertidas a una imagen visual.

En los MEB actuales, la fuente de electrones suele ser un cañón de emisión de campo, con tungsteno como fuente de electrones. Llegan a alcanzar hasta 500.000X con una resolución de 1.5 nm.

Resulta imprescindible trabajar en vacío, para evitar la dispersión del haz electrónico. En el caso de que las muestras tengan origen biológico es necesaria una preparación previa que incluye recubrirlas de metal (oro, plata, platino, u otros no preciosos como cromo, titanio, wolframio, etc).

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Señales generadas por un haz de electrones en MEB. Fuente: Zhou y col. (2007).

Una vez que el haz de electrones incide en la superficie de la muestra éstos penetran hasta una cierta distancia antes de colisionar con sus átomos.

La profundidad de penetración depende de la energía del haz: a menor energía mayor resolución en la superficie del objeto.

Si aceleramos los electrones se pierde resolución y las superficies se muestran suavizadas.

El haz de electrones incidente o primario produce diversas señales, que incluyen electrones y rayos-X (los cuales proporcionan información útil en técnicas de microanálisis químico).

Respecto a las imágenes, la señal más utilizada en un MEB es la que procede de los electrones secundarios.

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Criptofita (Teleaulax) de nuestra colección CCVIEO. Autores: J. Méndez y P. Rial (MEB del C.A.C.T.I., U. Vigo)

Éstos poseen baja energía y apenas escapan unos pocos nanómetros de la superficie de la muestra. Indican con precisión la posición del haz incidente y facilitan información topográfica con buena resolución (superior a los 10 nm).

En este blog podrán encontrar imágenes de MEB espectaculares en Maravillas de Canarias.

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Micromonas (Mamiellophyceae), imagen coloreada de MET. Autores: Worden AZ y col. Fuente: JGI

En el caso de la técnica de transmisión (MET o TEM en inglés), se analizan muestras ultrafinas y la imagen procede de patrones de distribución e intensidad de electrones que atraviesan al objeto.

¿Diferencias con el MEB? las imágenes son en 2D y su resolución superior –podemos observar la ultraestructura celular, virus y macromoléculas

Siempre es buena idea regalar libros por Navidad y les confesaré que la culpa de esta entrada la tienen estas obras apasionantes de divulgación:

El mundo como obra de arte” (Frank Wilczek: Crítica, 2015)

Todo es cuestión de química” (Deborah García Bello: Paidós, 2016)

…Y sobre todo El ojo desnudo” (Antonio Martínez Ron: Crítica, 2016)

Son libros muy distintos que explican la naturaleza del mundo, los átomos y la luz de manera fascinante y rigurosa. Con ellos termino la última entrada del año y desde aquí les deseo lo mejor para el 2017 !!

Referencias:

-Murphy DB. Fundamentals of light microscopy and electronic imaging. Wiley-Liss, 357 pp. (2001).
-Williams DB & Carter CB. Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science, Volumen 2. Springer, 820 pp. (2009)
-Zhou W. y col. Fundamentals of scanning electron microscopy. En: Scanning microscopy for nanotechnology. Springer, 522 pp. (2007).

 

 

La invasión de los trífidos

Los trífidos no existen, son plantas nacidas de la imaginación de John Wyndham y la novela “El día de los trífidos” (1951). Otra pesadilla en forma de criaturas monstruosas inspirada por la guerra fría.

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Adaptación al cine dirigida en 1962 por Steve Sekely. En 2018 está previsto el estreno de una nueva versión dirigida por Mike Newell (Harry Potter y el cáliz de fuego). La imagen superior es un cuadro de trífidos realizado por Chris Hobel

Su naturaleza era una incógnita, no se parecían a ningún ser vivo. Todo apunta a que los crearon en un laboratorio ruso (en Siberia para más señas), y que sus semillas se dispersaron por “accidente” en la atmósfera.

Crecieron por todas partes. En zonas tropicales alcanzaban 3 metros de altura. A partir de cierto tamaño los trífidos recogen raíces y se echan a andar.

Los trífidos son útiles, producen un aceite muy valioso. Pero poseen un lado oscuro: son carnívoros y agresivos, desde insectos a humanos todo les vale. Usan un cáliz pegajoso para atrapar insectos y una prolongación superior armada de un aguijón venenoso como látigo para cazar otros animales. Si les podas el aguijón se acabó el problema, pero el aceite empeora.

Así que en los campos de cultivo les dejan los aguijones y los atan para que no se vayan de paseo. Los trabajadores usan trajes protectores para evitar cualquier daño. Sin embargo, el biólogo Bill Masen resulta atacado por uno (los biólogos siempre son los “pupas“), y pierde temporalmente la visión. Durante su convalecencia sucede un hecho extraordinario que da comienzo a la novela y hasta aquí puedo leer !!

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Asterionellopsis glacialis. Autor: Karl Bruun. Fuente: Algaebase

Aditee Mitra (Univ. de Swansea) usó los trífidos como metáfora para referirse al microplancton mixótrofo en un artículo de divulgación titulado “Uncovered: the mysterious killer triffids that dominate life in our oceans” (The Conversation, 3-XI-2016).

La sección de ciencia de El País se hizo eco del mismo con este titular: “Los misteriosos ‘mixótrofos’ asesinos que dominan la vida en los océanos” (23-XI-2016). Pero la imagen que abre el texto pertenece a una “inofensiva” diatomea, Asterionellopsis glacialis, el peor ejemplo de mixótrofo (porque no lo es). Y sirve de entrada a un vídeo que muestra diferentes seres del zooplancton, organismos heterótrofos que nada tienen que ver con los mixótrofos.

En el artículo original aparecen imágenes de mixótrofos facilitadas por la propia autora. La falta de rigor en las ilustraciones de El País es clamorosa. Si el artículo tratase de plantas carnívoras ¿lo ilustrarían con un geranio? seguro que no. A poca gente le importa y las imágenes que usaron son bonitas (casi todas de Tara Oceans), pero la divulgación científica necesita del mismo rigor y respeto que las demás noticias.

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Pequeños “trífidos”: protistas mixótrofos. Fuente: The Conversation

Los protistas mixótrofos son vegetales y animales a la vez: microplancton que obtiene su energía vital gracias a la fotosíntesis y captura (fagocitosis) de presas. Pues bien, una fracción importante del fitoplancton eucariota es mixótrofo, igual que los trífidos.

Tradicionalmente, los protistas se clasifican como plancton vegetal (fotoautótrofos=fitoplancton) o animal (heterótrofos=zooplancton). Pero su historia evolutiva y las huellas genéticas en su ADN son la mejor prueba de lo erróneo de esta simplificación.

El genoma de las algas es un mosaico con piezas de múltiples organismos resultado de la fagocitosis y posterior endosimbiosis (temporal o permanente) de cianobacterias u otras algas, cuyo ADN ha sido incorporado para integrarlas en la maquinaria celular del huésped y proporcionarle nuevas capacidades (como la fotosíntesis).

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Sucesión temporal de grupos funcionales en el ecosistema planctónico. Fuente: Mitra y col. (2014)

En el artículo “Building the perfect beast: modelling mixotrophic plankton“, Flynn & Mitra (2009) exploran con modelos matemáticos las ventajas que conceden diferentes tipos de mixotrofía a los protistas, como una mayor flexibilidad para explotar los recursos e interactuar en las redes tróficas.

No es sólo clasificarlos a lo largo de un rango que iría entre 100% autótrofo o heterótrofo, sino modelar cómo expresan ambas cualidades en función de las condiciones ambientales y aumentar su crecimiento en modo “mixótrofo” respecto a cuando sólo actúan como autótrofos o heterótrofos.

Por ello, los protistas mixótrofos tienden a dominar sistemas “maduros” (verano en latitudes medias, sistemas eutrofizados u oligotróficos). Una mayor estabilidad en la columna de agua debida a los efectos del calentamiento global favorecería, en teoría, a los mixótrofos.

De esto sabe mucho Hae Jin Jeong, un investigador coreano experto en el comportamiento mixótrofo de dinoflagelados y del fitoplancton en general.

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Fuente: Fig. 4, Jeong y col. (2015)

Algunos ejemplos de géneros mixótrofos que ha analizado en sus trabajos son Alexandrium, Fragilidium, Gymnodinium, Heterocapsa, Karenia, Karlodinium, Lingulodinium, Prorocentrum, Scrippsiella, Symbiodinium, Tripos, y un largo etc…

Jeong propuso una teoría para explicar las proliferaciones de fitoplancton tóxico en zonas oceánicas pobres en nutrientes, según la cual su aparición y persistencia podría estar asociada a la ingestión de bacterias (ricas en fósforo) y cianobacterias (fijadoras de nitrógeno).

Los mixótrofos utilizan estrategias diversas y a la hora de incluirlos en los modelos matemáticos resulta esencial identificar su naturaleza. Esto es lo que discutieron Mitra y col. (2016) en un reciente artículo científico que dio pie al texto de divulgación en The Conversation y El País. Clasificaron a los mixótrofos en 4 tipos según la naturaleza de los cloroplastos y las presas que capturan:

  1. Constitutivos: fagótrofos con capacidad fotosintética innata (la mayoría de grupos del fitoplancton eucariota excepto diatomeas).
  2. No constitutivos: fagótrofos generalistas sin capacidad fotosintética innata (1/3 de los ciliados que habitan en la zona fótica como Tontonia, Laboea, Strombidium, etc).
  3. No constitutivos: fagótrofos especialistas, con presas específicas a las que roban sus cloroplastos (ciliados como Mesodinium; dinoflagelados como Dinophysis y Karlodinium).
  4. No constitutivos: fagótrofos especialistas con endosimbiontes adquiridos durante la etapa juvenil (foraminíferos, radiolarios, acantáridos, dinoflagelados como Ornithocercus y las Noctilucas verdes…).
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Dinoflagelado mixótrofo (Gymnodinium catenatum). Autor: Santi Fraga

Mucha promiscuidad genética y voracidad microscópica.

“Idea fuerza” >>> la mayoría de grupos del fitoplancton incluyen especies mixótrofas. Podemos excluir a las diatomeas (como A. glacialis) que no fagocitan presas y sólo realizan fotosíntesis (hay diatomeas heterótrofas como Nitzschia alba, pero ésa es otra historia). Y dejando de lado a los protistas tampoco son mixótrofas las cianobacterias que dominan numéricamente los océanos (Prochlorococcus y Synechococcus).

Los mixótrofos no son un descubrimiento reciente en absoluto. Lo que propugnan Mitra y col. (2016) es reconocerlos como el grupo funcional destacado que son dentro del ecosistema planctónico e incluirlos en los modelos matemáticos para mejorar la simulación y comprender mejor el funcionamiento de dicho ecosistema.

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Ornithocercus es un género de dinoflagelados con ectosimbiontes (cianobacterias, destacadas a la izda. por epifluorescencia). Fuente: St 119, leg 6 (Pacífico, expedición Malaspina). Autor: F. Rodríguez

En ecología es más relevante considerar a los protistas como grupos funcionales, porque éstos se relacionan con el medio de modo similar independientemente de su origen filogenético (diatomeas, haptofitas, dinoflagelados, etc) y pueden ser modelados matemáticamente de forma conjunta. En función de los grupos funcionales que utilicemos, las soluciones de los modelos que recrean al ecosistema son diferentes. Lo que buscamos es incluir grupos representativos que sirvan para aproximarnos lo más posible a la realidad.

Uno de los casos más claros es el de la clorofila a, indicadora en estudios naturales de biomasa de fitoplancton pero que puede incluir contribuciones importantes de ciliados mixótrofos (zooplancton) que habría que tener en cuenta como grupo funcional aparte (mixótrofos tipo 2), a la hora de modelar el ecosistema.

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Acantárido. Fuente: St 104, leg 6 (Pacífico, expedición Malaspina). Autor: F. Rodríguez

Todo esto tiene enorme relevancia en los estudios actuales de ecología. El ecosistema planctónico constituye, como todos sabemos, la base de la vida y de él dependen las redes tróficas marinas.

La reconstrucción de su funcionamiento basada en modelos matemáticos será una herramienta cada vez más potente y precisa para predecir la respuesta de los ecosistemas marinos a alteraciones ambientales como el cambio climático.

Referencias:

-Flynn KJ & Mitra A. Building the “perfect beast”: modelling mixotrophic plankton. J. Plankton Res. 31:965-992 (2009)
-Jeong HJ, Yoo YD, Kim JS, y col. Growth, feeding and ecological roles of the mixotrophic and heterotrophic dinoflagellates in marine planktonic food webs. Ocean Sci. J. 45:65-91 (2010)
-Jeong HJ, Lim AS, Franks PJS, y col. A hierarchy of conceptual models of red-tide generation: Nutrition, behavior, and biological interactions. Harmful Algae 47:97-115 (2015)
-Mitra A, Flynn KJ, Burkholder JM, y col. The role of mixotrophic protists in the biological carbon pump. Biogeosciences 11:995–1005 (2014)
-Mitra A, Flynn KJ, Tillman U, y col. Defining planktonic protist functional groups on mechanisms for energy and nutrient acquisition: incorporation of diverse mixotrophic strategies. Protist 167:106-120(2016)

 

 

Divulgando antes de Navidad

El pasado 22 de noviembre se presentó en Vigo el documental “Mareas Rojas“, un proyecto de Bioimaxe en colaboración con Ardora Formación y Servicios, financiado por la FECYT. Fue Bioimaxe, a través de Jorge Hernández Urcera, quien nos contactó en el IEO para el asesoramiento científico de mareasvermellasgalicia.com

Las rías gallegas han sido objeto de muchos estudios especialmente en los últimos 40 años, pero los conceptos de marea roja, toxinas y algas tóxicas siguen siendo un tótum revolútum para el público general.

Así que esta iniciativa viene que ni pintada. Con un guión atractivo el documental repasa la historia de las mareas rojas y explica la diferencia entre éstas y las proliferaciones tóxicas. También los perjuicios que ocasionan las biotoxinas a los productores de mejillón, el programa de control de la Xunta de Galicia y los efectos del cambio climático sobre la evolución de los episodios tóxicos. Todo ello en apenas 20 minutos…

La web incluye, además de información sobre el proyecto, un apartado de alertas donde cualquiera que aviste una marea roja puede dar aviso de su localización y enviar fotos. Si tenemos suerte incluso podríamos conseguir muestras para identificar y cultivar los organismos responsables. La idea no es nueva: en Francia el IFREMER lanzó en 2013 el proyecto PHENOMER con ése mismo objetivo y el lema “Mieux connaître le phytoplancton grâce à vos observations“.

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Bloom de Noctiluca scintillans en Bretaña (julio 2004). Autor: Cedre. Fuente: IFREMER

En algún momento, después de las proyecciones en las próximas semanas, podrán ver “Mareas Rojas” en la web con los comentarios y primeros planos de: Covadonga Salgado (directora del INTECMAR, responsable del control de biotoxinas marinas en moluscos, Xunta de Galicia), Angeles Longa (directora I+D+i del Consejo Regulador de la D.O.P. Mejillón de Galicia), Xose Antón Álvarez Salgado (investigador científico, IIM-CSIC), Santiago Fraga y yo (IEO), que salimos todo sea dicho con las Islas Cíes al fondo.

Para mí lo más interesante es comprobar que además de algunas respuestas el documental siembra nuevas preguntas entre el público. En este blog encontrarán entradas relacionadas con ellas (he puesto enlaces sobre los enunciados de los siguientes ejemplos):

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En el Centro Comercial “A Laxe” (Vigo). Fuente: UVIGO

Siguiendo con la divulgación, los días 25 y 26 de noviembre celebramos las jornadas “Un mar de ciencia na rúa“, aunque para ser más exactos fue “en el centro comercial” por culpa del mal tiempo.

La iniciativa partió de la Universidad de Vigo, que celebra 25 años de la Facultad de Ciencias del Mar (en la que yo mismo estudié).

En estas jornadas participamos la UVIGO, el IIM-CSIC, la Asociación de Oceanógrafos de Galicia y el IEO.

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Un mar de ciencia y el “Black Friday”. Autor: F. Rodríguez

 

 

 

 

 

 

En la sección del IEO elaboramos 3 actividades ligadas al plancton y los peces. Mis compañeros y yo colocamos un poco de todo: zooplancton, invertebrados (erizos vivos), otolitos de peces y fitoplancton. En este último caso, describimos en qué consisten las mareas rojas y los episodios tóxicos, con cultivos vivos que se podían observar al microscopio.

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Un niño viendo la bioluminiscencia en la “cámara de la ardora”. Autor: F. Rodríguez

Como principal reclamo de nuestro puesto de “Mareas Vermellas“, mi compañera Isabel Bravo tuvo la idea de llevar cultivos de dinoflagelados aclimatados a un ciclo de luz:oscuridad invertido, de manera que el reloj interno de las células activase la bioluminiscencia durante el día.

Pero no basta con un ritmo circadiano al revés, también necesitan oscuridad.

Así que otra compañera, Pilar Rial, construyó “la cámara de la ardora“: una caja con una abertura en la introducíamos los cultivos vivos (Lingulodinium polyedrum, Protoceratium reticulatum y Tripos fusus) para que nuestros incrédulos visitantes pudieran contemplar la bioluminiscencia a través de dos pequeños agujeros.

El resultado fue un éxito y Pilar ya está pensando en la versión 2.0. El mejor regalo fue como siempre comprobar el interés y la sorpresa que despiertan estas actividades y el agradecimiento de niños y adultos.

logo-footer-culturgal2Para terminar el año el 3 de diciembre estaré en otro sarao: “Ciencia á Feira” en el Culturgal (Feira de Industrias Culturais, Pontevedra), en el que participo junto a mis compañeros de Divulgacción además del CSIC (Misión Biolóxica de Galicia).culturgal2014

 

 

 

 

 

 

 

La costa de las langostas asfixiadas

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Principales zonas de afloramiento en el mundo. Fuente: Dynamics of Marine Ecosystems (Mann & Lazier, 1991).

El peligro de ahogarnos en el mar lo tenemos muy presente por mucho que Guillaume Néry y Alice Modolo se comporten como peces bajo el agua.

Lo que sí resulta extraño es que el mar pueda asfixiar a un pez, una langosta o al fitoplancton. Sin embargo esto es lo que sucede en zonas costeras con alta productividad como el suroeste de África.

Existen 5 grandes áreas de afloramiento: dos en el Pacífico (Norteamérica y Suramérica) y tres en el continente africano.

El afloramiento es una fertilización natural

Las corrientes costeras consecuencia de los vientos dominantes y la fuerza de Coriolis (debida a la rotación de la Tierra) desplazan las aguas superficiales hacia el océano, ocupando su lugar aguas profundas frías y ricas en nutrientes. Maná para el fitoplancton y todo el ecosistema marino.

Las grandes áreas de afloramiento originan desiertos costeros porque el enfriamiento persistente del mar disminuye la evaporación y humedad ambiental. Tales son los casos de Atacama (Perú/Chile) y Namib/Kalahari (Namibia/Sudáfrica), asociados estos últimos a la corriente de Benguela.

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La corriente de Benguela representada por MGSVA (Mariano Global Surface Velocity Analysis). Fuente: oceancurrents

Dicha corriente forma parte del giro del Atlántico Sur y discurre hacia el norte a lo largo de unos 200 km. El afloramiento de Benguela sustenta una gran pesquería en Angola, Namibia y Sudáfrica, básicamente jurel, merluza, anchoa y sardina.

Con algunos detalles…

Las capturas se desplomaron a lo largo de los últimos 50 años por culpa de la sobreexplotación, especialmente en la zona norte (Namibia): en los 70′ colapsó la pesquería de sardina y en los 90′ la de anchoa.

Es probable también que cambios ambientales como el aumento de temperatura en el mar (al norte y sur del afloramiento), hayan contribuido a la reducción y desplazamiento de las poblaciones de sardinas y anchoas.

Además de los peces, en Namibia y sobre todo en Sudáfrica, se explotan otros recursos como la langosta roja (Jasus lalandi), que se captura hasta los 100 metros de profundidad.

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Langosta roja de Namibia. Fuente: ECPlaza

La langosta roja es muy vulnerable por su lento crecimiento y las mortandades masivas debidas a episodios de anoxia en el mar. Este fenómeno, habitual en la región de la bahía de Santa Elena, es el “reverso tenebroso” de su enorme productividad.

En dicha bahía se combinan una hipoxia estacional con episodios de anoxia por la influencia del afloramiento costero y el control que éste ejerce sobre la productividad y la aparición de mareas rojas.

La temporada de afloramiento (de septiembre a mayo), impulsa hacia la costa aguas profundas con muchos nutrientes que favorecen la proliferación del fitoplancton. Las concentraciones de clorofila a llegan a superar los 500 mg/m³ !!

El problema es que las aguas profundas de la plataforma tienen poquito oxígeno. La culpa la tiene la descomposición de materia orgánica al declinar y sedimentar las poblaciones de fitoplancton no consumidas por los predadores. Todo ello aderezado con factores físicos que reducen el intercambio de oxígeno entre las aguas profundas y superficiales (estratificación en verano + una extensa plataforma).

A medida que avanza la temporada de afloramiento se reducen los niveles de oxígeno desde el fondo y hacia la superficie, estrechando la zona habitable para organismos como la langosta roja. Así que las pobres langostas se ven obligadas a correr hacia aguas someras más ventiladas…

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Esquema de la anoxia en Sta. Elena. El afloramiento extiende hacia la costa las aguas hipóxicas pero es la anoxia debida a la respiración y el colapso de las mareas rojas durante épocas de hundimiento la responsable de las mortandades masivas de fauna marina. Adaptado de Pitcher & Probyn (2011).

A finales del verano y comienzos del otoño, en la transición del afloramiento al hundimiento, son habituales las mareas rojas (principalmente dinoflagelados no tóxicos del género Tripos), que aunque pueden proliferar con el afloramiento terminan acumulándose en la costa al cambiar las condiciones oceanográficas.

Durante el día las aguas se sobresaturan de oxígeno debido a la ingente actividad fotosintética. En cambio, de noche la respiración de la comunidad es tan elevada que ni siquiera la difusión desde la atmósfera compensa el gasto de oxígeno.

Además, dicha difusión es menor durante esta época con vientos flojos y mayor estabilidad en el mar. Todo ello provoca episodios nocturnos de anoxia y muerte celular a la que también contribuye la escasez de nutrientes. Estos factores, entre otros, ocasionan el declive de las mareas rojas, su descomposición dispara aún más el consumo de oxígeno y se intensifican los episodios de anoxia.

La tormenta perfecta !!

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Tripos furca. Autor: F. Rodríguez

Elands Bay es una pequeña localidad en el norte de la bahía de Sta. Elena conocida por sus pinturas rupestres. En ella ocurrió el mayor varamiento de langostas en abril de 1997, tras concentrarse miles de ejemplares en la rompiente del mar huyendo de la anoxia, después de un bloom de Tripos furca.

Las pérdidas totales fueron de 2.000 Tm, un desastre ecológico y económico: superaron las capturas permitidas anuales (1.700 Tm) y la mayoría de individuos estaban por debajo de la talla mínima legal.

El varamiento de langostas desató en las playas una auténtica locura dado que son muy apreciadas (25 US$/kg en el restaurante).

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En febrero de 2002 sucedió otro varamiento masivo (1000 Tm) de langostas en Elands Bay. Vean al culpable en la imagen siguiente. Fuente: waterencyclopedia

Según declaraciones de Sonya Strydom, directora del “Elands Bay Hotel”: “Llegaba gente de todas partes, incluso de Johanesburgo y Durban. Este pueblo es demasiado pequeño para acoger a miles de personas. Atravesaban céspedes y dunas con sus vehículos, robaban papeleras para meter luego las langostas. Fue terrible.” (trad.: Africa News Services, 19/04/1999).

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Bahía de Santa Elena. Esta marea roja del ciliado Mesodinium rubrum fue la causante del varamiento de langostas en Elands Bay (2002). Fuente: Earth Observatory (NASA).

La noche del 16 de abril de 1999 se amontonaron unas 100 toneladas de langostas sobre las playas de Elands Bay.

Pero esta vez la policía y el ejército de la marina acordonaron la “zona cero” para evitar problemas y trasladar incluso ejemplares vivos hacia regiones como Saldanha Bay.

Cuando en vez de langostas escapan los peces del mar, la cosa es aún más espectacular.

Por casualidades de la vida, un taxista de Florianópolis compartió con mi colega Santi Fraga el siguiente vídeo en una playa de África.

Aunque no sepamos dónde se grabó lo que vemos tiene toda la pinta de ser un varamiento de sardinas o jureles que escapan hacia la orilla huyendo de aguas anóxicas…

Pero además de la anoxia, existe otro motivo de muertes y varamientos de fauna en esta región:

Las erupciones tóxicas de sulfuro de hidrógeno !!

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Pluma de azufre en Namibia (Enero 2003). Fuente: J. Descloitres, MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC

Se trata de un fenómeno único en el mundo, sólo ocurre en la costa de Namibia. En las imágenes de satélite pueden confundirse con proliferaciones de fitoplancton, pero son microcristales de azufre a partir de la oxidación del sulfuro de hidrógeno (H2S) liberado por el fondo marino.

Las manchas de azufre suelen durar entre 1-6 días, alcanzando extensiones máximas de unos 20 km. El mar cobra primero un aspecto lechoso y luego verdoso al oxidarse el azufre.

Parte del H2S llega a la atmósfera produciendo un aroma típico a huevos podridos, acompañado de la aparición de peces muertos y langostas en la costa, a lo cual están habituados los residentes en la región (y también las gaviotas) según el Earthobservatory (NASA).

El origen del azufre está en las condiciones anóxicas de un cinturón fangoso de sedimentos costeros de hasta 20 metros de grosor (compuesto principalmente por restos de diatomeas), que permite proliferar a las bacterias anaeróbicas y descomponer materia orgánica en los sedimentos utilizando iones sulfato (SO42-). Luego el azufre se reduce (S2-) y se combina con hidrógeno para formar H2S.

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Thiomargarita namibiensis. La llaman “La perla de Namibia”, por sus cadenas brillantes. Fuente: teachoceanscience.net

Una de dichas bacterias es Thiomargarita namibiensis, la mayor especie que se conoce.

La descubrieron Schulz y col. (1999) en la plataforma de Namibia y cada célula llega a medir 0.75 mm (una bacteria típica mide entre 0.0002-0.002 mm). Los gránulos en la imagen son acumulaciones de azufre.

Como curiosidad (y nota positiva entre tanto desastre), existe un góbido encantado de la vida con estas condiciones tóxicas. Durante el día permanece en los sedimentos anóxicos ricos en azufre.

Posee una tolerancia extrema a la anoxia y adaptaciones fisiológicas que le permiten evitar la intoxicación con H2S. Pero no están aletargados en el fondo ni mucho menos. Permanecen activos y se alimentan del fango con restos de fitoplancton, a salvo de la mayoría de predadores.

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El góbido de Benguela que “contiene la respiración”: Sufflogobius bibarbatus. Autor: Hege Vestheim. Fuente: Science 2.0

De noche este pequeño héroe sube a la superficie, digiere la comida y recupera la oxigenación en su sangre. También frecuenta las medusas, abundantes en los ecosistemas sobreexplotados de Benguela tras el colapso de la sardina.

Esas medusas forman parte de su alimentación además de ofrecerle protección frente a predadores como la merluza y el jurel, que las evitan a toda costa…

Los góbidos cumplen un papel ecológico destacado en estos ecosistemas alterados. Se han convertido en una de las presas principales de peces, aves y mamíferos marinos en la región. A pesar de esto su fantástica adaptación al medio les permite sobrevivir y no sólo eso: aprovechan recursos que nadie quiere como el fango y las medusas recuperando energía para el ecosistema.

¿Cómo evolucionarán los episodios de anoxia en el futuro?

Pues a pesar de que estudios previos digan lo contrario, un trabajo reciente de Pitcher y col. (2014) concluye que no han habido cambios significativos en los últimos 50 años en las condiciones de anoxia en la bahía de Santa Elena.

Sin embargo, en la región de Benguela (al revés que en otras zonas de afloramiento como las rías gallegas), los vientos que producen el afloramiento han aumentado de intensidad en décadas recientes. Y esto sí podría incrementar en el futuro la productividad así como la frecuencia de los episodios de anoxia y las erupciones sulfurosas.

Referencias:

-De Young, C. y col. Climate change implications for fisheries of the Benguela Current region – Making the best of change. FAO/Benguela Current Commission Workshop, 1–3 November 2011, Windhoek, Namibia. FAO Fisheries and Aquaculture Proceedings. No. 27. Rome, FAO. 125 pp. (2012)
-Ohde T. y col. Identification and investigation of sulphur plumes along the Namibian coast using the MERIS sensor. Cont. Shelf Res. 27: 744-756 (2007)
-Pitcher G.C. & Calder D. Harmful algal blooms of the southern Benguela Current: a review and appraisal of monitoring from 1989 to 1997. Afr. J. Mar. Sci. 22: 255-271 (2000)
-Pitcher G.C. & Probyn T.A. Anoxia in southern Benguela during the autumn of 2009 and its linkage to a bloom of the dinoflagellate Ceratium balechii. Harmful Algae 11:23-32 (2011)
-Pitcher G.C. y col.  Dynamics of oxygen depletion in the nearshore of a coastal embayment of the southern Benguela upwelling system, J. Geophys. Res. Oceans, 119, doi:10.1002/2013JC009443 (2014)
-Pitcher G.C. & Probyn T.A. Suffocating Phytoplankton, Suffocating Waters—Red Tides and Anoxia. Front. Mar. Sci. 3:186. doi: 10.3389/fmars.2016.00186 (2016)
-Schulz H.N. y col. Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments. Science 284:493-495 (1999)
-Utne-Palm A.C. y col. Trophic Structure and Community Stability in an Overfished Ecosystem. Science 329 (5989), 333-336. doi: 10.1126/science.1190708 (2010)

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Sede de la conferencia en Florianópolis. Autor: F. Rodríguez

Del 9 al 14 de septiembre se celebró la reunión científica más importante sobre algas tóxicas en Florianópolis (Santa Catarina, Brasil).

El país con más ediciones es EEUU (4). La de 2016 fue la primera organizada en Sudamérica, por ALEAN (Associaçao Latino-americana para o Estudo das Algas Nocivas) en coordinación con la ISSHA y con Luis Proença (UNIVALI) como máximo responsable. En 2018 se repetirá sede por primera vez: Nantes (Francia).

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Probamos estas deliciosas ostras gratinadas de Santa Catarina en la FENAOSTRA , en el mismo centro de convenciones de la conferencia. Autor: F. Rodríguez

Más del 90% de los moluscos bivalvos de Brasil proceden del “Litoral Catarinense“. En las costas del estado de Santa Catarina se producen principalmente mejillones (Perna perna, ∼21.000 Tm en 2014) y ostras (Crassostrea gigas, ∼2500 Tm). La semilla del mejillón se recoge directamente del medio natural y se cultivan en “espinhaços“, una adaptación local del sistema long line. Para aumentar la producción se está considerando la posibilidad de cambiar a sistemas industriales long line en continuo como Chile, Canadá y Nueva Zelanda.

En Brasil no están libres de algas tóxicas. El ejemplo más espectacular fue la noticia de una reciente proliferación del género de dinoflagelados Dinophysis (productor de toxinas diarreicas) en el sur del país, que superó los 5 millones de células por litro, provocando una extensa marea roja. Algo absolutamente excepcional.

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La sala de pósters durante un coffee-break. Autor: F. Rodríguez

Con motivo de la XV ICHA (Corea, 2012) les describí cómo se desarrollan las conferencias, pero aquí va la versión actualizada:

A la reunión de Florianópolis asistimos algo menos de 400 personas (51% de mujeres), investigadores de instituciones públicas y empresas, estudiantes e incluso algunos representantes de instrumentación científica. El congreso es cerrado al público: para participar hacen falta resultados y sobre todo dinero para la inscripción y el viaje (de tus proyectos de investigación, tu empresa o becas de la ISSHA para estudiantes).

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App ICHA. Fuente: GooglePlay

Los resultados se presentan en formato póster, charlas breves (las llamaron “ignite talks“) o con formato estándar (15 min). Todo en inglés of course. Se trata de una oportunidad única para compartir experiencias con otros colegas de profesión y darte un baño de actualidad sobre la ciencia que más te interesa.

Como es habitual hubo sesiones temáticas simultáneas y muchas veces no queda más remedio que caminar (o correr) de sala en sala para llegar a tu charla o conferenciante favoritos. Por fuerza te pierdes casi la mitad, pero también hay conferencias plenarias (30 min) por las y los “primeros espadas” de la profesión. La organizaçao del evento estaba en todo y facilitó una aplicación para el móvil, con el programa y alertas de los eventos.

Los trabajos son inéditos o recién salidos del horno y los asuntos diversos: ecología, biotoxinas, taxonomía, impacto en los ecosistemas y seres vivos, detección y monitoreo, cambio climático, etc. Las técnicas de biología molecular protagonizaron numerosas conferencias y pósters, en especial en lo que respecta a los estudios de poblaciones naturales (estructura de poblaciones e identificación de especies) pensando en aplicaciones para la detección y alerta temprana de algas tóxicas.

No pretendo hacer un repaso “bíblico” del congreso, pero me gustaría destacar una charla relacionada con la ciguatera que ofreció Rachel Clausing (IAEA). En ella mostró las primeras evidencias en laboratorio de la bioacumulación de ciguatoxinas en peces herbívoros tropicales (sin efectos adversos aparentes para los pececitos). El siguiente eslabón trófico serían los peces carnívoros y nosotros, que sí sufrimos y de qué manera los síntomas de dicha intoxicación.

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Ballena Sei o rorcual norteño. Fuente: Arasmacao

Los daños que pueden ocasionar las algas en la fauna marina pueden ser devastadores tal como demostraron dos trabajos presentados el último día. El primero en una zona remota en la costa sur de Chile (Golfo de Pena), con una elevada mortandad de ballenas Sei (Balaenoptera borealis) con fundadas sospechas de Alexandrium catenella (productor de toxinas paralizantes). Y el segundo en el Alto Golfo de California (México), con mortandades masivas de aves y delfines asociadas a una proliferación de Gymnodinium catenatum (también toxinas paralizantes).

Hacia el final del congreso llegaron las subastas de objetos varios para recaudar fondos para la ISSHA (es famosa la baraja de fitoplancton, pero esta vez triunfaron los colgantes de Dinophysis, una colcha bordada a mano con preciosos motivos marinos y la comida tête à tête de un (una en este caso) estudiante con Gustaaf Hallegraeff).

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A punto de empezar otra partida de SeaDance. Autor: F. Rodríguez

Durante los coffee-breaks y tiempos muertos entre conferencias podías también bailar con el SeaDance de Esther Garcés (ICM-CSIC), un proyecto de divulgación financiado por la FECYT y creado en colaboración con la Ciència al teu Món.

Un sensor de movimiento permite al jugador escoger en la pantalla entre distintos microorganismos como bacterias, algas, copépodos, etc. Mientras juegas comprendes las relaciones tróficas y cuándo debes seleccionar uno u otro para mantener el equilibrio en tu ecosistema. Para crear vida basta con agitar tus brazos, timidamente primero aunque al final lo das todo, todo. ¿Y la música? al principio suenan notas al azar pero si lo haces bien cobran sentido y forman una hermosa melodía. Y si todo se va al garete puedes echar otra partida pero tómate un descansito antes, eso sí…

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Luis Proença (izquierda) y Don Anderson (derecha), presentando el premio “Yasumoto” de Allan Cembella (centro), una preciosa talla de madera de fitoplancton. Autor: F. Rodríguez

El colofón llegó con los premios para los mejores pósters,  conferencias y fotografías, el reconocimiento a un investigador joven (Dedmer B. Van de Waal) y el galardón especial “Yasumoto” a la trayectoria de un científico senior (Allan Cembella).

Para terminar, la cena de despedida con ostras y escuela de samba incluidas. Como dije, la organizaçao estaba en todo…

A los investigadores nos interesa “examinar con lupa” los detalles de otros trabajos para poder reproducir y comparar resultados, así como explorar nuevas vías de investigación (básica y aplicada, lo tenía que decir).

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Llegamos de Cataluña y Galicia, y conseguimos juntarnos casi todos para la foto…

A la sociedad no le interesan demasiado los congresos especializados pero sí la comunicación y divulgación de la ciencia. Por mera curiosidad o motivos prácticos: las razones son tan diversas como las personas.

Todos queremos que nos respondan de forma clara a las preguntas que nos hacemos cada día sobre nosotros mismos, el mundo y los seres vivos que nos rodean. A través de este conocimiento conseguiremos apreciar y preservar la naturaleza y la vida de nuestro planeta.

Referencias:

-Aquaculture Industry in Santa Catarina, Brazil (2014) 99 pp. Disponible en la web: http://tradeteampei.com/wp-content/uploads/2014/12/Aquaculture-Industry-in-Santa-Catarina-Brazil_ResearchFINAL.pdf

 

La isla de arena

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Costa Calma (Fuerteventura). Autor: F. Rodríguez

A mediados de septiembre nos desplazamos cuatro personas a la isla de Fuerteventura con dos objetivos en mente. Nº1 que Iberia no nos perdiera el equipaje porque en él (además de bañadores, gafas de snorkel), había dos microscopios y mucho material de laboratorio.

El objetivo Nº2 no era disfrutar de los encantos de la isla, o practicar kite-surf impulsados por los alisios, sino continuar el estudio de Gambierdiscus, un género de dinoflagelados responsable del síndrome de la ciguatera.

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Gambierdiscus silvae. La barra horizontal representa 20 micras. Fuente: Fig. 2 de Fraga & Rodríguez (2014).

Para entender mejor de qué estamos hablando:

  1. Gambierdiscus es un dinoflagelado bentónico y sus poblaciones se adhieren levemente al fondo, sobre algas principalmente. Sus células son flageladas, poseen cierta capacidad de movimiento y pueden encontrarse también en la columna de agua. Muchas especies producen toxinas (ciguatoxinas, etc).
  2. La ciguatera es una enfermedad típica de regiones tropicales por consumo de pescado contaminado con ciguatoxinas. Provoca trastornos digestivos y neurológicos ocasionalmente graves según la cantidad de toxinas ingerida y se estima que afecta cada año a 25.000-500.000 personas.

Cotillo (noroeste de la isla) con los buceadores Jaime y Chano saliendo a muestrear. El mismo lugar de la puesta de sol de la portada . Autor: F. Rodríguez

El muestreo pertenecía al proyecto CICAN donde conseguimos los primeros datos sobre la distribución y abundancia de Gambierdiscus en el archipiélago de Canarias, su diversidad de especies, cambios morfológicos a lo largo del ciclo de vida, toxinas, etc.

Por ejemplo, en 2014 publicamos la descripción de una nueva especie, Gambierdiscus silvae (aislada en Tenerife y Gran Canaria), la 2ª especie de este género descrita en Canarias tras G. excentricus en 2011. Ambas son tóxicas.

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Las Playitas (sureste de Fuerteventura). Autor: F. Rodríguez

Para el muestreo recolectamos algas en el intermareal a pie o buceando, pero también y por primera vez, en zonas más profundas alejadas de la costa gracias a buceadores profesionales.

Además, colocamos muestreadores pasivos consistentes en mallas mosquiteras de fibra de vidrio sumergidas a varias profundidades y fijadas al fondo con una piedra, para detectar la presencia de Gambierdiscus en el agua.

Para mostrarles el fondo submarino de las zonas de muestreo contamos con los vídeos que grabaron Jaime y Chano durante las inmersiones. Tápense la nariz y sumérjanse con ellos en Cotillo y Las Playitas.

La intención del proyecto CICAN es contribuir a explicar los casos de ciguatera que han afectado, según datos del Gobierno de Canarias, a 104 personas entre 2008-2015.

Los “culpables” suelen ser medregales de gran tamaño capturados mediante pesca deportiva, pero las últimas intoxicaciones se han debido al consumo de dos meros, abades y un pejerey.

La hipótesis es que las ciguatoxinas de Gambierdiscus se bioacumulan en la cadena alimentaria, a partir de invertebrados y peces que se alimentan de organismos bentónicos y algas (sobre las que se adhiere Gambierdiscus), hasta los peces carnívoros de mayor tamaño.

Después de los brotes registrados en Tenerife en 2008 y 2009 el Servicio Canario de Salud estableció un sistema de vigilancia epidemiológica para la intoxicación por ciguatera.

El registro de nuevos brotes de ciguatera cada año condujo a ampliar la vigilancia y considerarla enfermedad de declaración obligatoria en agosto de 2015.

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Pomatomus saltatrix (pejerey). Fuente: Weheartdiving.com

En caso de superar los pesos máximos autorizados para las especies de riesgo se envían muestras de tejido al laboratorio para descartar la presencia de ciguatoxinas antes de su comercialización.

Esto supone el retraso de la venta y devaluación de los ejemplares con el consiguiente perjuicio para el sector extractivo. Pero hoy por hoy es la única manera de prevenir la aparición de nuevos brotes.

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Una muestra del delicioso pescado que cenamos en el restaurante de la cofradía de pescadores de Gran Tarajal. Autor: F. Rodríguez

No existen estadísticas públicas, o al menos nosotros no las conocemos, del número de ejemplares y las especies que han dado positivo en los análisis de toxinas, así que no podemos saber la evolución de dichas variables a lo largo del tiempo y en cada isla, por ejemplo.

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Mis compañeros en la improvisada “estación de trabajo” de Las Playitas. El hombre sentado nos amenizó el muestreo “pinchando” música con un enorme altavoz y un ordenador. Fuente: F. Rodríguez

La comunicación y divulgación en la sociedad de los riesgos de la ciguatera es importante para evitar el consumo directo a través de la pesca deportiva de ejemplares que no podrían acceder sin control de toxinas a los mercados locales.

No merece la pena dejarse la salud por un sabroso pescado fresco. La ciguatera raramente es mortal, pero los trastornos digestivos y neurológicos que ocasiona pueden ser graves y crónicos. Los primeros síntomas pueden esperar a manifestarse hasta 30 horas después de la comida.

Los digestivos pueden ser vómitos, diarrea, dolor abdominal y los neurológicos hormigueo en labios, manos y pies, prurito intenso en la piel, trastornos en la percepción de la temperatura (inversión térmica: los objetos fríos dan sensación de calor y viceversa), dolor y debilidad en miembros inferiores, sensación de fatiga, dolores musculares y articulares.

En casos extremos: hipotensión, bradicardia, coma y paro cardíaco. 

La ciguatera provoca sensibilización y en el caso de sufrir nuevas intoxicaciones suelen agudizarse los síntomas. Para más información les recomiendo consultar la información facilitada por el Servicio Canario de Salud y la web de nuestro proyecto CICAN.

Para hacernos una idea de lo que supone sufrir ciguatera, aquí tienen una entrevista de Lancelotdigital.com. a un matrimonio de Lanzarote que se intoxicó en diciembre de 2013 tras comer un mero. Además, Begoña y Rafael se intoxicaron dos veces porque después de los primeros síntomas (diarrea), en la primera visita al hospital les recomendaron dieta blanda. Y cocinaron un arroz con verduras aprovechando el caldo del dichoso mero !!

¿Quién tiene la culpa de la ciguatera en Canarias?

¿el cambio climático? ¿las especies invasoras? 

No podemos asegurar que la ciguatera no haya afectado, antes de su aparición oficial, a otras personas. Es posible que la intoxicación por pescado “ciguato” pasase desapercibida bajo los síntomas de un trastorno digestivo cualquiera (vómitos, diarrea), al menos en los casos más leves. Tal como nos apuntaban desde las propias islas, en alguna ocasión han sido médicos procedentes del Caribe, familiarizados con ella por ser endémica de regiones tropicales, quienes han reconocido en un paciente el cuadro de síntomas típico.

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Temperatura del mar en Canarias (25-IX-2016). Fuente: Eltiempo.es

Las condiciones del océano en latitudes subtropicales como las de Canarias son favorables para el crecimiento de Gambierdiscus, de esto no cabe culpar al calentamiento global.

No obstante, dado que el rango óptimo de temperaturas para el crecimiento de Gambierdiscus suele estar entre 20º-30ºC , el cambio climático sí puede contribuir a prolongar esas condiciones durante los meses más fríos, cuando el mar no alcanza los 20ºC.

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Evolución de anomalías medias de temperatura (1946-2010) para la isla de Gran Canaria. La caída en los años 90′ se debió a la erupción del volcán Pinatubo. Fuente: Fig. 2, Luque y col (2014)

Algunos ejemplos. Entre 1946 y 2010, para Tenerife y Gran Canaria, siete de los diez años más cálidos pertenecen a las últimas 2 décadas, y 7 de los 10 más fríos a los primeros 20 años de la serie.

El año más cálido fue el último del estudio: 2010. La temperatura media de ambas islas aumentaba al inicio de la serie a un ritmo de 0.1ºC por década, pero desde los años 70′ la subida de temperaturas se sitúa en promedio en 0.17 ºC, siendo más pronunciada al sur de las islas que en la costa expuesta a los vientos predominantes, los alisios del noreste.

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Cambio en la temperatura máxima respecto a la época pre-industrial en Fuerteventura. Fuente: AEMET

En el caso del océano, las islas Canarias están situadas en el límite este del giro subtropical del Atlántico Norte (aguas cálidas y pobres en nutrientes), en una zona de transición con el sistema de afloramiento de la corriente de Canarias en el noroeste de África (aguas frías y productivas).

Gracias a los datos obtenidos por el proyecto RAPROCAN (IEO de Canarias), hemos sabido que en la última década la región oceánica de Canarias (entre El Hierro y Lanzarote) ha experimentado un calentamiento de 0.14 ºC en los 600 metros superficiales, mientras que entre Lanzarote y África la subida ha sido mayor (0.32ºC). Este calentamiento es unas 4 veces superior al esperado.

Las proyecciones de temperatura para Canarias muestran también una tendencia positiva en las próximas décadas, especialmente en el caso del peor escenario posible del IPCC (RCP8.5), que como los lectores fieles del blog sabrán, es el escenario que encaja con la evolución actual, por el momento…

Ni qué decir que es necesario continuar investigando las causas de la ciguatera en Canarias, mejorar nuestra capacidad y rapidez para detectar las toxinas en el pescado minimizando el riesgo para la salud pública, y seguir la evolución de este síndrome clínico que podría verse favorecido por el calentamiento asociado al cambio climático.

Esta entrada se publicó en la web de divulgación NAUKAS el 7 de octubre.

Agradecimientos: a Santi Fraga (IEO de Vigo) por la revisión y corrección del texto original.

fuerteventura-2016Referencias:

-Fraga S. y col. Gambierdiscus excentricus sp. nov (Dinophyceae), a benthic toxic dinoflagellate from the Canary Islands (NE Atlantic Ocean) Harmf. Algae 11:10–22 (2011).
-Fraga S & Rodríguez F. Genus Gambierdiscus in the Canary Islands (NE Atlantic Ocean) with description of Gambierdiscus silvae sp. nov. A new potentially toxic epiphytic benthic dinoflagellate. Protist 165:839-853 (2014).
-Luque A. y col. Temperature Trends on Gran Canaria (Canary Islands). An Example of Global Warming over the Subtropical Northeastern Atlantic. ACS 4:20-28 (2014)
-Tel E. y col. IEOOS: the Spanish Institute of Oceanography Observing System. Ocean Sci. 12:345–353 (2016)

Algas que brillan bajo el mar

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Autor: F. Rodríguez

El color de los seres vivos puede deberse a 3 motivos: bioluminiscencia, pigmentos y coloración estructural. Los dos primeros son más familiares y nos han dado muuuuucho juego en este blog !

Hoy hablaremos del “tercer color”, basado en nanoestructuras fotónicas y no en la química. Se trata de múltiples capas con índices de refracción distintos que producen interferencias constructivas en la luz que se traducen en destellos y colores.

Como en un DVD…

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Colibri thalassinus. Autor: Mdf. Fuente: Wikimedia

Para referirnos al color estructural usamos el término iridiscencia, que describe los cambios en la intensidad y el color de un objeto según el ángulo de visión.

Muchas aves, como el colibrí, poseen iridiscencia en ciertas regiones de su cuerpo. También los insectos, como las mariposas o este refulgente escarabajo…

Las funciones de la iridiscencia en animales terrestres y plantas han sido estudiadas en detalle.

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Cetonia aurata. Autor: I. Chrumps. Fuente: Wikimedia commons

Suele servir para la comunicación (dicromatismo sexual, coordinación en el movimiento de grupos), incluyendo la disuasión y protección frente a los predadores (camuflaje, flashes de luz). Debido a su naturaleza direccional la iridiscencia suele estar ligada a comportamientos y posturas particulares.

Aparte de la comunicación, otras de sus funciones pueden ser la termoregulación, impermeabilidad y conferir solidez (como el nácar en las conchas de los moluscos). 

En el medio marino la iridiscencia está presente en crustáceos, artrópodos y moluscos como los cefalópodos, gracias a los iridóforos, que son un tipo de células pigmentarias (cromatóforos). 

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Centroscyllium fabricii (tollo negro) y su ojito brillante por el tapetum lucidum. Autora: Elena Guijarro. Fuente: Platuxa 3NO-Survey

En peces que habitan aguas profundas como el tollo negro (500-1000 m), existe una estructura iridiscente en los ojos que les sirve para mejorar la visión: el tapetum lucidum, con otro tipo de cromatóforos (leucóforos). Esta estructura la poseen también algunos mamíferos como nuestras lindas mascotas, perros y gatos. 

A nivel de organismos microscópicos, las frústulas silíceas de las diatomeas pueden ser iridiscentes.

También se ha descrito iridiscencia en bacterias e incluso existen virus iridiscentes (iridovirus) que afectan principalmente a invertebrados. Sobre la función que puede jugar la iridiscencia en estos casos apenas sí hay conjeturas…

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Colonias de Cellulophaga lytica. La aislaron de muestras en la superficie de una actinia (Actinia equina). Fuente: Kientz et al (2012)

Muy bien, pero hoy quería hablarles de macroalgas. Cuántas veces en un paseo por charcos de marea o buceando han descubierto algas que parecen brillar bajo el agua?

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Cystoseira tamariscifolia y Dictyota dichotoma, en Monteferro (Nigrán). Autor: F. Rodríguez

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Cystoseira tamariscifolia, en seco y bajo el agua (Cabo Silleiro). Autor: F. Rodríguez

Cuando quedan expuestas en bajamar su aspecto es casi vulgar pero bajo el agua se transforman y exhiben colores que capturan nuestra atención.

El fenómeno es bello, intrigante y fácil de observar en diferentes algas pardas y rojas desde el supralitoral al infralitoral.

Comparen las dos imágenes del alga parda Cystoseira tamariscifolia, en seco y bajo el agua. No parecen la misma, verdad? 

En el caso de Cystoseira, las responsables de su iridiscencia son unas estructuras llamadas “cuerpos iridiscentes”.

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Células meristodérmicas (justo bajo la superficie) de C. tamariscifolia, al microcopio electrónico. N: núcleo, P: cloroplastos, D: dictiosomas, IB: cuerpos iridiscentes. Fuente: Pellegrini & Pellegrini (1982).

Estos cuerpos son equivalentes a vacuolas especializadas y poseen glóbulos de naturaleza principalmente proteica, aunque también con polisacáridos.

El aparato de Golgi interviene en su formación y están intercalados a su vez en una matriz de polisacáridos.

Otras algas pardas como Dictyota dichotoma también poseen cuerpos iridiscentes. Pueden ver a ambas en los siguientes vídeos grabados en el intermareal de Monteferro (Nigrán):

1) Dictyota y 2) Cystoseira

Y en este otro se aprecia el cambio de color de un trozo de Cystoseira sumergida y fuera del agua.

En algas rojas como Chondrus crispus la estrategia es otra.

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Chondrus crispus. Autor: M.D. Guiry. Fuente: Seaweed.ie

C. crispus posee en la cutícula múltiples capas o lamelas de naturaleza proteica intercaladas de polisacáridos, que son responsables de la iridiscencia azulada de este alga bajo el agua. Y no crean que es algo que se conoce desde hace mucho, lo publicaron Chandler y col. en 2015 en Nature (Scientific Reports).

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Corte de microscopía electrónica de barrido de la cutícula de Chondrus crispus. La barra horizontal representa 2 micras. Fuente: Chandler y col (2015)

Dicha estructura en lamelas es muy porosa y necesita estar hidratada para mantener su disposición e iridiscencia.

De ahí que al quedar Chondrus en seco pierda esta propiedad y sólo podamos ver su color rojizo “original”.

La iridiscencia no es uniforme, y aumenta desde la base del talo a las partes superiores debido a que aumenta el número de lamelas y su estructura es más uniforme.

La reflectancia en las partes iridiscentes de C. crispus alcanza máximos en el UV y azul (320-430 nm).

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Reflectancia de Chondrus crispus (a) húmedo y (b) seco. La gráfica muestra la pérdida de reflectancia en UV-azul a medida que se seca el alga. Fuente: Doucet y col (2009)

La hipótesis de los autores de este trabajo es que la iridiscencia en C. crispus (y por extensión, quizás, en otras algas) podría jugar un papel en la fotoprotección precisamente por ese reflejo de longitudes de onda del UV y el azul.

No son pocas las especies que poseen iridiscencia…

Si nos fijamos dando un paseo por las charcas del intermareal descubriremos numerosos ejemplos de algas, a veces diminutas, que pasarían inadvertidas para un observador distraído.

Algas iridiscentes, pequeñitas y escondidas como la de este vídeo

(Si alguien de ustedes sabe cuál es le agradecería que comente su nombre y lo añadiré a esta entrada, junto al autor de la identificación). Respuesta: Chondria coerulescens (por Ignacio Bárbara, Universidade de A Coruña).

 

Para terminar les mostraré a Chylocladia verticillata.

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Chylocladia verticillata en Sorrizo (Arteixo, A Coruña). Autor: I. Bárbara

Estaba caminando entre charcas en Monteferro, buscando Cystoseira, cuando descubrí lo que parecían “árbolitos de Navidad” submarinos.

Se diría que estaban conectados a un enchufe en cada charca, con las luces encendidas. 

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Chylocladia verticillata (Illas Cíes). Autor: I. Bárbara

No sabía que especie era así que consulté a Ignacio Bárbara (Universidade de A Coruña), quien además de confirmarme su nombre me envió unas imágenes preciosas que comparto con ustedes (mucho mejores que las que mías), además de este vídeo en Monteferro (que no hace justicia a su color brillante).

Chylocladia es una rodofícea que posee cuerpos iridiscentes en la parte distal de algunas células externas del talo, dispuestos en filas regulares y paralelas entre sí. Suele crecer epífita, aunque también se encuentra sobre rocas.

Simplemente hermosa.

Agradecimientos: a I. Bárbara por la identificación de Chyllocladia, las imágenes y toda la información.

Referencias:

-Bárbara I. ALGAS BENTÓNICAS MARINAS Y SALOBRES DE GALICIA: INTRODUCCIÓN. Facultad de Ciencias, Universidade de A Coruña, 428 pp (2009) y PARTE II (GUIA FOTOGRÁFICA), 492 pp (2014).
-Chandler CJ & col. Structural colour in Chondrus crispus. Scientific Reports  5:11645. DOi: 10.1038/srep11645 (2015)
-Doucet SM & Meadows MG. Iridescence: a functional perspective. J. R. Soc. Interface 6: S115–S132 (2009)
-Kientz B & col. Iridescence of a Marine Bacterium and Classification of Prokaryotic Structural Colors. Appl. Env. Microbiol. 78:2092-99 (2012)
-Pellegrini L & Pellegrini M. Iridescent bodies of Cystoseira stricta Sauvageau (Phaeophyta, Fucales): their fine structure, development and nature in vegetative cells. Phycologia 21:34-46 (1982).

 

Gusanitos verdes en Carnota

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Mapa de Galicia. Fuente: Olo

Les presento la playa de Carnota, la más grande de Galicia, con unos 7 km de longitud.

Su estado de conservación es tan bueno que casi dan ganas de llorar. Lejos de grandes poblaciones, con escasas infraestructuras turísticas. Tampoco encontrarán paseos marítimos, latas, bolsas, colillas, ni gaviotas revolviendo la basura. Esto demuestra que quienes venimos aquí, que no somos pocos entre “nativos” y extranjeros, amamos la naturaleza y respetamos el entorno.

Carnota-Monte Pindo forma parte de la red europea de espacios protegidos (Red Natura 2000), como un LIC (Lugar de Interés Comunitario).

Solamente los malditos incendios han amenazado el medio ambiente de esta costa, sin olvidar el impacto paisajístico de los molinos generadores de energía eólica (conté más de 80) que coronan los montes por los que discurre la carretera a Carnota. En los alrededores hay otras playas con encanto y lugares preciosos como la playa de San Pedro de O Pindo, o la cascada del río Xallas en Ézaro que merecen mucho la pena.

SanPedro&Xallas

Pero volvamos a Carnota. Esta es la zona de la marisma interior, que alberga una laguna al fondo de la imagen, con el Monte Pindo y las dunas que anteceden a la propia playa…dunas

Y éste es el camino de madera que la atraviesa en su parte central, desde el acceso del pueblo de Carnota. Por aquí íbamos el 24 de julio sobre las 9:30 con marea descendente (bajamar 13:45), listos para disfrutar de un día de sol y relax, sin sospechar la sorpresa que nos esperaba unos metros más allá.

caminoA primera vista, lo que había sobre la arena húmeda de la bajamar eran algas verdes filamentosas…

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Cogí muestras en una botella pero por culpa del calor llegaron deshechas al laboratorio. Eso sí, aquel día grabé este vídeo que me tendría que haber hecho dudar sobre lo que teníamos delante…

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C. schultzii (gusanito gordo) y C. roscoffensis (gusanito largo). Ilustraciones de Schmidt (1852) y Graff (1891). Fuente: EOL

El naturalista P. Geddes tuvo la misma impresión en una playa de Roscoff (primavera 1878): “crowds of which, lying at the bottom of the shallow pools left by the retreating tide, resembled at first sight patches of green filamentous algae”.

Antes que él, un naturalista alemán, O. Schmidt, describió a Convoluta schultzii en 1852, a partir de muestras recogidas en Lesina (costa del Adriático, Italia), y luego Graff (1891) describió a Convoluta roscoffensis, en Roscoff, a la que Geddes citó erróneamente como C. schultzii en 1879. Su nombre actual es Symsagittifera roscoffensis.

Pero nada de esto sospechaba aún cuando regresé a Carnota el 3 de agosto equipado con una nevera portátil y varios kilos de hielo para evitar que las muestras sucumbieran a los 30ºC (y más) que disfrutamos aquellos días. Estaba de vacaciones pero me reconcomía la curiosidad y no podía dejar pasar la oportunidad.

Así que, como un toro al que agitan un trapo rojo delante, llegué al mediodía en bajamar pero no encontré lo que buscaba. Tuve que caminar un buen rato hasta que por fin localicé una pequeña mancha verde !!

Al día siguiente, en la botella de la muestra se veía esto. Y fuera lo que fuese, era evidente que se movía.

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Ya en el microscopio, cada vez más intrigado, puse unas gotas en una cámara de sedimentación…

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Y esto fue lo que apareció, a 100 y a 400 aumentos…

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Después del Uauuu inicial busqué en “San Google” para confirmar que se trataba de Symsagittifera roscoffensis, un gusano plano autótrofo con fotosimbiontes (algas verdes prasinofíceas: Tetraselmis convolutae). Luego caí que hace unos meses mi colega Christophe Six de la Station Biologique de Roscoff me comentó que estaban trabajando con él.

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La huella de mi pie “dibujada” por Symsagittifera

S. roscoffensis es endémico de las costas del Atlántico Noreste, desde Portugal a, principalmente, Francia y Reino Unido. Lo cité en el blog hace años con motivo de Lynn Margulis y su teoría de la simbiogénesis, pero nunca lo había visto en directo y no tenía ni idea del aspecto de sus proliferaciones. Este es el valor de la experiencia directa de la naturaleza que nos regala maravillas en cualquier instante.

El mejor momento para ver a S. roscoffensis es, según Doonan & Gooday (1982), a mitad de carrera entre la pleamar y la bajamar. No tienen aspecto desagradable ni provocan olores en la playa –a nadie le llamó la atención el fenómeno– Aunque en el laboratorio la “plasta” de Symsagittifera desprende un aroma poco apetecible que supongo es debido al dimetil-sulfuro (DMS). Este gas, liberado a partir del DMSP que sintetizan las algas se cree que podría actuar como repelente hacia los predadores.

El comportamiento de Symsagittifera es alucinante ! Migran como si fueran algas a la superficie buscando los rayos del sol para facilitar la fotosíntesis. Sobre la arena tiñen los huecos rellenos de agua que dejan nuestras huellas. Y si presionas con la mano desplazando el agua entre la arena se retiran poco a poco.

En el siguiente vídeo (y otros que subí al canal Youtube) pueden ver el aspecto de Symsagittifera roscoffensis y de sus algas simbiontes. En el extremo de su cabeza aparece el estatocisto, de forma circular, un órgano para el sentido del equilibrio rodeado por el sistema nervioso central del invertebrado.

¿Cómo adquiere S. roscoffensis las algas? Las ingiere directamente.

Al inicio de su vida los gusanitos son transparentes. La simbiosis de los juveniles con las algas es obligada y sin ellas mueren en pocas semanas. Se desconoce cómo las reconocen y por qué escogen a Tetraselmis convolutae. Cada gusanito puede albergar hasta 40.000 algas en su interior !!

¿Puede tener distintas algas? No, pero…

Cada individuo posee un único tipo de fotosimbionte pero en los años 80′ se describieron poblaciones con 2 subgéneros distintos (Tetraselmis y Prasinocladia, distinguibles sólo al microscopio electrónico). En laboratorio también se han expuesto gusanitos a mezclas de prasinofíceas y al principio ingieren varias. La situación es temporal y no beneficia a S. roscoffensis que crece menos y al final sólo retiene al fotosimbionte óptimo, T. convolutae.

¿Los fotosimbiontes son viables en forma libre? Sí.

Al espachurrar un gusanito las algas liberadas pueden cultivarse independientemente y recuperan su aspecto normal. En el interior del gusanito se transforman en protoplastos (pierden sus flagelos, ocelo y pared celular (teca)), colonizando los espacios extracelulares del tejido animal. El beneficio es mutuo: las algas aportan compuestos orgánicos a S. roscoffensis gracias a la fotosíntesis y éste les aporta nutrientes (como nitrógeno en forma de ácido úrico, aunque los gusanitos también absorben eficazmente nitratos del medio exterior).

Y para terminar…¿por qué es interesante investigar a S. roscoffensis?

  • Por su posición en el árbol de la vida. Los seres acelomados como S. roscoffensis se consideran los organismos con simetría bilateral (como nosotros) más primitivos que existen y su estudio puede responder numerosas cuestiones evolutivas.
  • Su gran capacidad de regeneración (incluso del cerebro apenas 1 mes tras la amputación) le convierten en un sistema modelo para la investigación sobre células madre.
  • Junto a los corales y foraminíferos es un organismo de gran interés para estudiar las relaciones de fotosimbiosis y el impacto del cambio climático (subida de temperatura, acidificación).
  • Biorremediación. En playas del Algarve (Portugal) se han descubierto proliferaciones asociadas a filtraciones de aguas subterráneas ricas en nitratos.

Referencias:

-Bailly X. y col. The chimerical and multifaceted marine acoel Symsagittifera roscoffensis: from photosymbiosis to brain regeneration. Front. Microbiol. 5:1-13 (2014).
-Carvalho L.F. y col. Interception of nutrient rich submarine groundwater discharge seepage on European temperate beaches by the acoel flatworm, Symsagittifera roscoffensis. Mar. Pollut. Bull. 75:150-156 (2013).
-Doonan SA & Gooday GW. Ecological studies of symbiosis in Convoluta roscoffensis. Mar. Ecol. Res. Ser. 8: 69–73 (1982).
-Geddes P. Observations on the physiology and histology of Convoluta schultzii. Proc. R. Soc. Lond. 28: 449-457 (1879).
-Graff L. Sur l’organisation des turbellariés acoeles. Arch. Zool. Exp. Gén. 9:1-12 (1891).
-Moreno E. y col. Tracking the origins of the bilaterian Hox patterning system: insights from the acoel flatworm Symsagittifera roscoffensis. Evol. Dev. 11:574-581 (2009).
-Schmidt O. Neue Rhabdocoelen aus dem nordischen und adriatischen Meere. Sitz. Akad. Wiss. Math. 9:490-505 (1852).