Homo empathicus

“The economy, stupid” (James Carville, Partido Demócrata EEUU, campaña presidencial de 1992)

“Drill, baby, drill” (Michael Steele, Convención Nacional del Partido Republicano EEUU, 2008)

If you find yourself in a hole, the first thing to do is stop diggin’ ” (proverbio texano)

Si observan el contador de CO2 atmosférico en el blog (abajo, derecha), comprobarán la preocupante aceleración del incremento anual respecto a 2014 y 2015. Esto significa que la subida de CO2 será de (al menos) 40 ppm en la próxima década multiplicando por 4 la tasa entre 1965-1974.

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Malé (70.000 habitantes). Capital de Maldivas, uno de los países más amenazados por el aumento del nivel del mar debido al cambio climático. Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

Caminamos la senda del peor escenario previsto por el IPCC y los 600 ppm a mediados de siglo que vaticinó Al Gore (montado en un elevador en “Una verdad incómoda“) serían acertados o superados.

Si esta tendencia no cambia pronto los objetivos de la reciente cumbre del clima (París, 2015) están abocados al fracaso: limitar el calentamiento a 2ºC respecto a la época pre-industrial era un objetivo de “mínimos” pero a este paso ni eso.

A mediados de los 70′ no se hablaba del cambio climático.

Solo algunos científicos concienciados del deterioro del planeta como Enrique Balech se preocupaban de un debate de plena actualidad en este nuestro siglo XXI.

Reconocer la magnitud del problema ha sido y es aún difícil para nuestros gobernantes. Así, en mi país:

  1. “Es un asunto [el cambio climático] sobre el que hay que estar muy atentos, pero no lo podemos convertir en un gran problema mundial” (Mariano Rajoy, candidato al gobierno de España, 2007).
  2. “El cambio climático es el mayor reto medioambiental al que nos enfrentamos y nos obligará a plantearnos grandes desafíos sociales y económicos” (M. Rajoy, presidente de España, 2015)

En 1978, en la introducción de “Geocidio: la destrucción del planeta”, Enrique Balech escribió: “La amenaza que el hombre representa para sí mismo y para la Naturaleza toda es lo que pretende analizar este libro”. Los problemas que enumeró Balech asociados a la explosión demográfica del s.XX eran los siguientes:

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Estación perforadora de agua en Jonglei (Sudán del Sur). Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

  1. Dificultad de obtener alimento y agua potable.
  2. Dificultades en su distribución.
  3. Obtención de fuentes energéticas y recursos no renovables.
  4. Problemas urbanos.
  5. Eliminación de desechos y preservación del medio ambiente para el desarrollo de la biosfera.
  6. Preservación de comunidades naturales y de espacios para la recreación y educación humana.

Las crisis que vislumbraban estudiosos como él estaban asociadas a mantener una población mundial que se calculaba que llegaría a 7.000 millones entre 2005-2010 (se alcanzó en 2011), sin destruir la biosfera de la que dependemos y formamos parte.

A todos estos problemas se ha unido hoy el cambio climático. Sobre él, Balech avanzó lo siguiente:

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Campo de extracción de crudo de Spindletop (Texas, EEUU) a comienzos del s.XX. Fuente: NY Times

“La atmósfera está recibiendo una sobrecarga de muchos elementos extraños […] La principal fuente es la combustión de combustibles fósiles […] Afortunadamente la naturaleza tiene mecanismos reguladores que retiran del aire buena parte del CO2 agregado. Los principales son: fotosíntesis por los vegetales clorofílicos terrestres y acuáticos, absorción por las masas líquidas, en especial el mar, y reacciones químicas diversas […] Los grandes recolectores de CO2 son, empero, los océanos, que tienen unas 60 veces más CO2 que la atmósfera. Ellos pueden responder al aumento atmosférico con mayor tasa de absorción […]”.

“Los análisis minuciosos de la atmósfera, efectuados en sitios muy distantes revelan que esos mecanismos de regulación del CO2 han sido desbordados, de manera que, para fines de siglo, la cantidad de CO2 habrá aumentado en alrededor del 18%. No es fácil predecir los efectos de tal aumento […] No mediando otros factores el aumento predicho produciría un ascenso perceptible de la temperatura media de las capas inferiores de nuestra atmósfera (tropósfera) que podría llegar a unos 2ºC […]”.

“Muchas de las partículas que van al aire forman humos. Otras […] sirven de núcleos de condensación de vapor de agua […] ¿Cuál de los dos efectos predominaría, el frigorífico por opacidad de la atmósfera o el calorífero por aumento de CO2? En este momento la respuesta es más una cuestión de opinión personal que una conclusión científica. Pero una cosa es cierta: el hombre está produciendo condiciones para cambios climáticos que no sólo no puede controlar, sino tampoco predecir y cuyas consecuencias ignora”.

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Deforestación en Borneo (Indonesia) para plantación de palma. Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

Las estimaciones de aumento del CO2 que citó Balech eran bastante acertadas y él mismo pudo comprobar décadas después el calentamiento gradual del planeta.

El egoísmo, despilfarro y manejo irresponsable de los recursos destruía la Naturaleza a un ritmo nunca visto. Si la humanidad no hacía propósito de enmienda Balech proponía llamar a nuestra especie Homo stultus (en latín: necio y fatuo).

El panorama que dibujaba, con las claves sociales y tecnológicas de los años 70′, era francamente desolador y comprendo su pesimismo. La primera crisis del petróleo de 1973 estaba reciente y llegaría otra en 1979 demostrando la fragilidad de nuestra dependencia cuasi-total de los combustibles fósiles.

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La ciudad atómica (y abandonada) de Pripiat, cerca de Chernóbyl (Ucrania). Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

Todo apuntaba hacia el progresivo agotamiento de las reservas de petróleo en las próximas décadas y luego qué? Las fuentes de energía no eran renovables. La construcción de centrales nucleares mantenía esperanzas para un abastecimiento barato y ¿limpio? de energía.

Luego, los accidentes de Three Mile Island (1979), Chernóbyl (1986) y más recientemente Fukushima (2011) minaron, con razón, la confianza y el desarrollo de las nucleares (salvo en Francia).

El s.XX supuso un gran avance para una parte de la humanidad a pesar de las devastadoras guerras mundiales, gracias al desarrollo de las comunicaciones eléctricas, la industria de los derivados del petróleo y el motor de combustión interna, entre otros logros.

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Residencial en Singapur. Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

Pero el reparto de este progreso ha sido muy desigual y el 40% de la humanidad sobrevive con menos de 2 dólares al día. Ustedes y yo pertenecemos seguramente a un grupo privilegiado con acceso a medios de transporte, sanidad, alimentación y redes de comunicación e información global (internet).

Vivimos en países cuya gestión de los recursos permite que nuestras vidas tengan esperanzas de un futuro mejor, un derecho básico y común a todas las personas.

El problema se agrava porque somos más de 7.300 millones en un planeta con recursos limitados.

O no tan limitados y quizá sólo hemos ido en la dirección equivocada…?

blue holeQue no arrastremos a un abismo a la humanidad depende de nuestra inteligencia, tecnología y de la distribución justa de recursos a todas las personas. Debemos afrontar la urgencia de cambiar el rumbo antes de que sea demasiado tarde.

El gran reto de este siglo es un desarrollo sostenible, frenar el cambio climático y hacer realidad el sueño de una mejor calidad de vida a todos los continentes por igual.

“El mundo es nuestro ¿y ahora, qué hacemos?” (Planet Ocean, Y. Arthus-Bertrand & M. Pitiot, 2012)

Lo que Balech no podía incluir en la ecuación de 1978 fueron los rápidos avances tecnológicos asociados a las fuentes de energía renovables y las redes de comunicación por internet.

Tras leer “La Tercera Revolución Industrial” (2011) del economista estadounidense Jeremy Rifkin, me ha ganado el optimismo de su visión sobre la estrategia de la TRI para contrarrestar el cambio climático en el s.XXI. Su razonamiento relacionando el sistema económico con los ritmos de la Naturaleza y la necesidad de recuperar nuestra conexión con la biosfera me ha parecido de una belleza y lógica fascinantes.

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Jeremy Rifkin. Fuente: Solar Canada

Frente al paradigma actual de la generación y distribución de la energía centralizada y jerárquica, Rifkin plantea una economía distribuida. Transformar en los próximos 50 años nuestro acceso a la energía integrándola en internet, de modo que cada uno de nosotros participemos en la generación y distribución de energías renovables.

Para ello hay que digitalizar la red, pero no para que las empresas eléctricas monitorizen nuestro consumo, sino para gestionar la generación y distribución de nuestra propia energía.

Se trata de relegar los combustibles fósiles, las grandes instalaciones centralizadas y sus costes de distribución para fomentar energías renovables (eólica, solar, geotérmica, mareas) generadas de manera barata, local y distribuida entre particulares.

Rifkin postula 5 pilares básicos para que la TRI funcione:

  1. La transición hacia la energía renovable.
  2. Convertir los edificios en microcentrales eléctricas.
  3. Sistemas de almacenamiento energético, dado que las renovables son de flujo intermitente.
  4. Usar internet para transformar la red eléctrica en una “interred” de energía compartida.
  5. Vehículos eléctricos capaces de comprar y vender electricidad en dicha “interred”.
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Generador eólico local (San Sebastián, España). Autor: Patrick Charpiat. Fuente: Wikimedia Commons

Su asesoramiento a la Unión Europea durante los últimos 15 años contribuyó sobremanera a una declaración del parlamento europeo sobre energía y economía de la que extraigo el siguiente párrafo:

“In the 21st Century, hundreds of millions of human beings will be generating their own green energy in the homes, offices and factories, and sharing it with one another across distributed intelligent electricity networks — an Intergrid — just like they now create their own information and share it on the Internet.”

“The Third Industrial Revolution will have as significant an impact in the 21st Century as the First Industrial Revolution had in the 19th Century and the Second Industrial Revolution in the 20th Century. […] The EU Parliament endorsed the Third Industrial Revolution as the long-term economic vision and development model for the member states in a formal declaration passed in June 2007.”

La UE y Alemania son alumnos aventajados en este momento. Alemania cuenta con la mayor capacidad fotovoltaica en Europa (sólo superada por China), y su capacidad de generación de 40 Gigavatios es 4 veces superior a la energía nuclear, que irán retirando hasta su cierre previsto en 2022 (El periódico de la energía).

Aún hay más. El año pasado el 41% de las nuevas instalaciones de auto-consumo solar en Alemania ya estaban equipadas con baterías para el almacenamiento de energía residencial. Ello permite que en verano la energía solar en días laborables cubra hasta el 35% de la demanda eléctrica (y casi el 50% los fines de semana: monsolar.com).

En la TRI y la nueva “era poscarbónica” del s.XXI cobra especial importancia la renovación del sistema de educación.

Abandonar el “yo solitario” e incorporar las experiencias compartidas y un modelo colaborativo y de distribución de tareas entre los estudiantes ayuda a fomentar la empatía y la participación activa en el aprendizaje.

La experimentación directa de la Naturaleza es muy importante para recuperar nuestra conexión con la biosfera y mejorar también nuestra empatía hacia el resto de criaturas con las que compartimos el planeta.

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Vertedero de basura en Sto. Domingo (Rep. Dominicana). Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

No podemos esperar que las generaciones futuras se ocupen de preservar la Naturaleza si no les damos los valores necesarios desde muy temprano. En esto Rifkin destaca, cómo no! al modelo educativo de Finlandia.

Al igual que Balech, pero con un matiz más optimista, Rifkin propone que la especie Homo sapiens debe dar paso al Homo empathicus y adecuar la actividad económica humana a los ritmos y periodicidades de la biosfera.

La basura, que sólo genera nuestra especie, es otro grave problema medioambiental que requiere de un cambio de actitud e integrar el reciclaje a todos los niveles en nuestras actividades diarias.

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Coelastrum microporum. Clorofíceas de este género se están usando en proyectos relacionados con el reciclaje de residuos urbanos (El País: 13-III-2012). Autor: C.F. Carter. Fuente: Algaebase

Pero este de la basura y el reciclaje es un tema tan importante que prefiero dedicarle una entrada aparte y en el que las algas, hoy ausentes, quizás nos podrán ayudar.

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Gigafactoría de Tesla. Funcionará en colaboración con Panasonic y otras empresas. Fuente: TESLA

Para terminar, un ejemplo de negocio enfocado hacia los objetivos de la TRI podría ser la empresa estadounidense Tesla motors.

Su objetivo declarado es inundar el mercado de vehículos eléctricos para forzar un cambio en la industria del automóvil.

La apuesta es arriesgada, aún es elitista adquirir uno de sus coches, pero sus ambiciosos planes de producción son de 500.000 vehículos hacia finales de la presente década.

Para ello acaban de inaugurar el pasado 29 de julio una gigafactoría de baterías en Sparks (Nevada, EEUU).

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Elon Musk, fundador de Tesla. Fuente: ffbsccn

Tesla no se limita a fabricar coches eléctricos, sino que incluye en su oferta la energía residencial, con baterías asociadas a paneles solares (Powerwall) para almacenar energía y gestionar el consumo eléctrico a nivel doméstico.

En este sentido, hace unos días se publicaba la noticia de la adquisición de SolarCity (suministradora de placas solares a particulares) por parte de Tesla, para crear una compañía de energía sostenible integrada (El Mundo, 01-VIII-2016).

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Parque Nacional del Este (Rep. Dominicana). Autor y Fuente: Yann Arthus-Bertrand

Espero que muchas de las iniciativas de esta nueva economía verde fructifiquen a pesar de las reticencias del “viejo lobby energético” y ofrezcan de verdad la solución al problema medioambiental que nosotros mismos hemos creado.

Tal y como dice Rifkin: si esta no es la solución, cuál es? No me parece que haya un plan B (afinidadelectrica.com).

Referencias:

-Balech E. Geocidio: La destrucción del planeta. Ed. De La Flor, 301 pp (1978).
-Rifkin J. La tercera revolución industrial. Paidós, Espasa Libros, 397 pp (2011).

 

 

 

 

 

 

Profesor por encima de todo

Balech

Enrique Balech (1912-2007), Sherkin Island, 1989. Autor: Santi Fraga. El cuadro anterior es de Carlos Pfeiffer

 

De mi niñez campesina conservo recuerdos imborrables. El aroma de las lilas al comenzar la primavera. El peculiar olor de la jarilla del monte […] el vuelo de las golondrinas en lo alto, o rasantes al agua, que no me cansaba de admirar […] el hielo de las frías mañanas de invierno […] Muchos, muchos recuerdos, sensaciones inolvidables de la vida en una pequeña región de la tierra, no particularmente dotada.

Enrique Balech (Geocidio, 1978)

Si buscan “balechii” en la base de datos AlgaeBase, obtendrán 15 resultados de especies o variedades (principalmente dinoflagelados) dedicadas a Enrique Balech. También hay un género de dinoflagelados, Balechina (con 3 especies).

Pronto aparecerá una especie más: Gambierdiscus balechii (Fraga y col. 2016), un dinoflagelado bentónico tóxico aislado en el mar de Célebes (Indonesia), que mi colega Santi Fraga quiso dedicarle igualmente. Todo lo anterior es poca cosa comparado con los aportes taxonómicos de Balech: la creación de 2 familias, 12 géneros, 1 subgénero, 196 especies, 23 subespecies y variedades.

Este eminente científico argentino publicó unos 110 artículos desde los años 40′ hasta su último trabajo, aparecido a título póstumo en 2008, sobre la biogeografía del mar argentino.

Las cifras dan idea de su legado pero no permiten entender por qué se les ilumina la mirada y se deshacen en elogios quienes le trataron. Hoy me atrevo a decir que los que consultaban sus trabajos o colaboraban en la distancia, al conocerle quedaban prendados de sus cualidades humanas. Afable y dispuesto a compartir su conocimiento, con un punto de ironía muy especial tal como descubren las cartas que he leído de él –Un sabio humilde que estudiaba el plancton con medios muy limitados–

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Tanque Estación en Telén. Alimentaba de agua a las locomotoras de vapor y los tanques de los vagones de pasajeros, había uno en cada estación de la línea. Autor: Naim A. “Fito” Díaz. Fuente: Telén La Pampa

Enrique Balech nació en Telén, una colonia francesa en la provincia de La Pampa, en el seno de una familia de inmigrantes (de origen francés, claro), dedicados principalmente al comercio.

Como anécdota, siendo niño aprendió a montar a caballo y practicaba juegos tales como saltar en marcha de una montura a otra. Él mismo se lo confió a Santi Fraga en Sherkin Is. (Irlanda) durante un taller de fitoplancton después de haberse subido a un caballo con 77 años !!

Los trabajos de Enrique Balech le brindaron un gran reconocimiento internacional. No me extenderé: sus colaboraciones y el asesoramiento a especialistas de todo el mundo ya los glosaron Akselman (2008) y Akselman, Steidinger & Fraga (2008).

Sin embargo (tal como citaba 5seccion.com en el 100 aniversario de su nacimiento), su valía y prestigio como investigador (primero en el MACN de Buenos Aires y luego en el Instituto de Investigaciones Malbrán) no le evitaron represalias durante los primeros gobiernos peronistas. Ni a él ni a otros colegas suyos como Bernardo Houssay y César Milstein (premios Nobel en 1947 y 1984 de fisiología o medicina), que fueron descendidos a tareas de ordenanza.

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Escuela Normal Superior “José Manuel Estrada” en Necochea. Balech dio clases aquí durante 2 décadas. En su recuerdo, el laboratorio lleva su nombre. Fuente: Web

Otros aceptaron puestos en el extranjero pero Enrique Balech permaneció en Argentina y ejerció en el campo de la enseñanza durante más de 20 años en colegios de Buenos Aires y Necochea. No abandonó su actividad investigadora y cuando se jubiló pasó a ser según sus propias palabras “full time researcher“.

En Necochea conseguí localizar por email a la profesora María del Carmen Fonalleras, quien le recuerda así: “Fue una persona noble. Él era amigo de mi padre, recuerdo sus charlas, claras, con un vocabulario impecable, con un criterio único y de ideas muy avanzadas.

Los alumnos hoy personas grandes, lo recuerdan como un profesor con todas las letras y con una didáctica que iluminaba sus mentes. Sumando a esto, a él no le gustaba que le dijeran Biólogo o Dr, para él, el título de Profesor era más importante”.

Gracias a María pude contactar con antiguos alumnos de Balech, como Juan Néstor Sosa y Hilda Agout.

Juan me habló así de él: “Yo fui un alumno de secundaria, egresé en el año 1960. Lo tuve en Merceología. Hoy con 73 años lo recuerdo con mucho cariño puesto que para mí fue el mejor profesor que conocí […] con él no hacía falta comprar ningún libro de texto, era suficiente con prestarle atención y su clase era altamente comprensible y entendible. Y como dato, le comento que con él, no había necesidad de que tenga que llamar la atención, no volaba una mosca.” Además, ya en lo personal: “Siempre fue una persona ajena totalmente al deseo material que nos sume las generaciones. Siempre caminando por las calles de Necochea, y cuando estaba bien con su señora esposa, ella del brazo de él […] era una persona que materialmente podría haber tenido mucho. Que yo sepa no se le conoce que jamás compró un auto.”

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Estación Hidrobiológica de Puerto Quequén (EHPQ). Fuente: MACN

Hilda compartió este recuerdo: “Le contaré algo que nos pasó cuando cumplimos 25 años de egresados del Colegio Nacional de Necochea, decidimos reunirnos en nuestro colegio e invitar a los profesores de aquella época. Por supuesto contamos con la presencia del Profesor Enrique Balech que amablemente en un salón nos dio una clase simbólica de la materia que nos había dictado en aquellos años de nuestra juventud. Fue algo inovidable, además de la emoción de verlo nuevamente.”

Durante décadas Enrique Balech se organizó para trabajar entre el gabinete de su casa en Necochea y la Estación Hidrobiológica de Puerto Quequén (MACN).

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Lámina 16: dinoflagelados del género Histioneis y Citharistes. Fuente: Los dinoflagelados del Atlántico Sudoccidental (Balech, 1988).

La mayor parte de sus investigaciones las desarrolló él mismo en su casa, con ayuda de un antiguo microscopio al que acopló una cámara de dibujo casera. Sobre esto escribió Matt Murphy (director de la Estación de Sherkin Is.), a finales de los 80′ [trad.]:

(Le pregunté si tenía un microscopio moderno. Sonriendo, dijo: “utilizo el mismo desde hace 50 años, pero necesitaría una máquina de escribir, la que tengo no es buena.” Comentó que dibujaba mucho observando el fitoplancton porque los dibujos permiten recoger gran cantidad de detalles; en las fotografías uno se pierde muchas cosas. Fabricó su propia cámara clara con una cuerda, un espejo, una lata y piezas de madera.

A medida que me hablaba comencé a pensar en la cantidad de científicos de todo el mundo que trabajaban con microscopios que costaban miles y miles de libras, y que le habían enviado especímenes para que se los identificase).

En sus estudios de microplancton Balech examinó muestras de todos los océanos.

 

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La prolongación de la derecha es una cámara clara que permite observar tanto la preparación como el papel para dibujar los organismos. La de Balech era de fabricación casera, adaptada al objetivo del microscopio. Autor: F. Rodríguez

Por citar ejemplos, hasta la década de los 80′ describió el 60% de los dinoflagelados antárticos válidos en la región, demostrando el endemismo de los mismos.

En los 60′, con la Universidad A&M de Texas que solicitó su colaboración para el estudio del Golfo de México, amplió de 76 a 262 las especies conocidas en el área.

Antes, a finales de los 50′, a raíz de una estancia en el Instituto Oceanográfico Scripps de California, describió los géneros de dinoflagelados Fragilidium y Scrippsiella (dedicado a Scripps y que pueden ver aquí acompañadas de un “enorme” y colorado Protoperidinium).

En las últimas décadas de su carrera (y de vida, porque ambas fueron de la mano en su caso), Balech se centró en los dinoflagelados, en particular en las especies tóxicas. En 1973 alertó sobre la posibilidad de que en Argentina se produjeran intoxicaciones en humanos por consumo de bivalvos y en 1980 fue el primero en reconocer la causa de unas intoxicaciones mortales y el organismo responsable.

Les resumo el episodio según Carreto y col. (1981):

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Distribución de células móviles (M), quistes (A) y tecas vacías (T) de Alexandrium catenella. Fuente: Carreto y col. (1981)

“…El 21 de noviembre de 1980 murieron dos pescadores del buque Constanza al ingerir mejillones recogidos frente a la península de Valdés. Balech informó que la sintomatología y las declaraciones de uno de los compañeros de los fallecidos –que sufrió trastornos graves tras comer 2 mejillones– hacían sospechar un envenenamiento por saxitoxina, producida por dinoflagelados del género Gonyaulax.

Se decretó la prohibición total de explotación y consumo de moluscos en la región y el INIDEP envió muestras a Balech. Sus sospechas se confirmaron tras el análisis, identificando al responsable como Gonyaulax excavata (=Alexandrium catenella). Poco después, el 2 de diciembre, se avistaron animales muertos (cachalotes, peces y muchos pingüinos), en las inmediaciones de la Península de Valdés…”

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Alexandrium catenella. Dibujos originales de Balech publicados en su monografía de 1995. Fuente: Santi Fraga

El propio Balech relató el suceso en una carta (18-VIII-1982) a Santi Fraga y Francisco J. Sánchez del IEO de Vigo: “En la primavera de 1980 una lancha pesquera localizó por accidente un buen banco de mejillones frente a península Valdés (aprox. 42ºS) bastante lejos de la costa.

Un par de tripulantes decidieron comer de ese mejillón inmediatamente y murieron aproximadamente después de una media hora de la comida. Las investigaciones que entonces iniciamos permitieron obtener G. excavata (=Alexandrium catenella) que, aunque poco abundante a la sazón, era evidentemente el causante de la toxicidad.

Dos jóvenes del Instituto de Mar del Plata, discípulos míos, pudieron obtener cultivos y estudiar sus quistes que mostraron alta toxicidad.

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Placas tecales del género Alexandrium. Dibujos originales de Balech publicados en su monografía de 1995. Fuente: Santi Fraga

Ese estudio resultó muy importante porque, conociendo bien los quistes, pudieron ser luego identificados y encontrados formando casi toda la película superficial del sedimento de la región de este banco de Mytilus. Esta comprobación nos hizo temer la repetición del fenómeno en la primavera siguiente, lo que efectivamente ocurrió pero en un área mucho más amplia […] Por suerte se tomaron con anticipación las medidas adecuadas, entre otras una veda oportuna […] De dónde salió? No lo sabemos: hasta ahora no habíamos hallado esa especie ni hay registros oficiales de intoxicaciones en la Argentina por saxitoxina o tóxicos semejantes. Intoxicaciones en el sur de Chile y, quizás, extremo sur de mi país, se deben a G. catenella, por lo tanto, sin relación directa con la del norte de Patagonia.”

Los análisis de toxinas en los mejillones del Constanza y en el mismo banco natural casi un mes después de las intoxicaciones arrojaron valores más de 500 y 100 veces superiores, respectivamente, a los límites máximos permitidos para consumo humano (los límites se fijaron a raíz de aquel suceso). El estudio posterior de los hepatopáncreas de los mejillones detectó la presencia de quistes de G. excavata.

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Detalle de placas sulcales en Alexandrium. La primera vez que vi esto casi me quedo loco. Fuente: Balech (1995)

El estudio del dinoflagelado responsable de esta intoxicación impulsó su monografía mundial del género Alexandrium en 1995, uno de los principales resultados de esta etapa, que facilitó información esencial para poder identificar y diferenciar las especies de dicho género, algunas de las cuales (como hemos visto) pueden ocasionar intoxicaciones fatales.

Antes de que Balech se ocupase de él, la validez del género Alexandrium estaba en entredicho. Pero insistió durante años hasta conseguir muestras de la especie tipo Alexandrium minutum en su localidad original (Alejandría, Egipto), para redescribirla en 1989 y confirmar la validez del género.

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No es un manual de IKEA sino Alexandrium minutum (células completas e identificación de las placas ilustrando su variación). Fuente: Balech (1989)

La impresionante imagen del “desguace” de A. minutum habla por sí sola de su trabajo. De paso señaló que Alexandrium ibericum (descrita por él), era la misma especie. Enrique Balech hablaba así de su criterio taxonómico en la última carta que leí de él, fechada el 25-X-2002, dirigida a Santi Fraga:

“En los casos de especies algo dudosas prefiero ser un “splitter” […] Si se comprueba que organismos tratados como especies distintas son, en verdad, una sola, no hay daño: reunimos los datos y terminado el problema. En el caso inverso, si la equivocación se mantiene cierto tiempo e interin se publicaron varios trabajos, ya no sabemos qué datos (por ej. de distribución, requerimientos ecológicos, toxicidad, etc) corresponden a cada taxón. Para el no taxónomo es mucho mejor meter lo más posible en la misma bolsa, simplificando al máximo la tarea identificadora; nada de andar perdiendo el tiempo buscando plaquitas escondidas ni poros evanescentes”.

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Ornithocercus thumi. Fuente: Los dinoflagelados del Atlántico Sudoccidental (Balech, 1988).

La “opera magna” de Enrique Balech fue el trabajo sobre los dinoflagelados del Atlántico Sudoccidental, publicado en 1988 (con una década de retraso por falta de financiación), en una edición especial del Instituto Español de Oceanografía, gracias a la iniciativa de Santi Fraga.

Además de los artículos científicos, Enrique Balech publicó “Geocidio”, un libro de 1978 donde exponía su preocupación sobre el futuro y la sostenibilidad del planeta. Merece la pena extenderse sobre él y revisar lo que vaticinaba en una próxima entrada…

Agradecimientos:

A la Escuela Normal Superior “José Manuel Estrada” en Necochea, por su colaboración y disponibilidad que me permitieron contactar y recoger los testimonios de Mª del Carmen Fonalleras, Juan Néstor Sosa y Hilda Agout. A todos ellos muchas gracias por sus emocionantes mensajes sobre el profesor Balech. También debo agradecer a Santi Fraga la enorme cantidad de información que me facilitó, tanto escrita como sus recuerdos personales. Sin todo esto no habría podido elaborar esta entrada tal y como deseaba y merecía la ocasión. Lo bueno de los blogs es que son revisables. Pido disculpas si he omitido detalles importantes o cometido algún error, en cuyo caso agradeceré cualquier comentario que sirva para corregir o ampliar los datos que aquí presento.

Referencias:

-Akselman R. In Memoriam Enrique Balech. Rev. Invest. Desarr. Pesq. 19: 81-88 (2008).
-Akselman R. y col. Obituary Enrique Balech (1912-2007). Harmful Algae 7:713-716 (2008).
-Balech, E. Los dinoflagelados del Atlántico Sudoccidental. Publ. Espec. Inst. Español Oceanogr. 1: 310 pp. (1988).
-Balech, E. Redescription of Alexandrium minutum Halim (Dinophyceae) type species of the genus Alexandrium. Phycologia 28: 206–211 (1989).
-Balech E. The genus Alexandrium Halim (Dinoflagellata). Publ. Sherkin Is. Mar. Station, Sherkin Island, Co. Cork, Ireland, 151 pp. (1995).
-Caríssimo M.S. y col. Ecosistemas acuáticos. Ministerio de Educación de la Nación, 150 pp. (2013).
-Carreto J.I. y col. Los fenómenos de marea roja y toxicidad de moluscos bivalvos en el mar argentino. INIDEP, contribución 399, 93 pp. (1981).
-Fraga S. y col. Gambierdiscus balechii sp. nov (Dinophyceae), a new benthic toxic dinoflagellate from the Celebes Sea (SW Pacific Ocean). Harmful Algae (in press).
-Web 5Sección.com : http://www.5seccion.com/2012/08/100-anos-del-nacimiento-del-profesor.html

El LED que valió un Nobel

En 2014 el Nobel de Física fue para los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano (antiguo estudiante de Akasaki en la universidad de Nagoya) y Shuji Nakamura (univ. de Sta. Bárbara, EEUU), por la invención de “LEDs azules eficientes que han hecho posible fuentes de luz blanca brillantes que ahorran energía“.

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Los ganadores del Nobel de física (2014), de izda. a dcha., I. Akasaki, H. Amano y S. Nakamura. Autor: The Asashi Shimbun. Fuente: Getty Images.

La Real Academia de las Ciencias de Suecia llamó al profesor Nakamura a las 3 de la madrugada para anunciarle el galardón. Querían hablar con él justo después en la conferencia de prensa que anunciaría su Nobel. Pero la calidad del sonido fue tan lamentable que sólo se le entendió “unbelievable“.

Alfred Nobel creó los premios que llevan su apellido para reconocer invenciones y descubrimientos que aportasen beneficios a la humanidad.

Un 20% del consumo de energía de los países industrializados se dedica a producir luz. Por ello fuentes de luz eficientes como los LED tendrán un impacto importante en la economía, la sociedad y la protección del medio ambiente (al menos eso dicen los que entienden de esto).

La iluminación LED (“Light Emmision Diode”) —transforma directamente la energía eléctrica en luz— no emite apenas calor, tiene una vida media más de 100 veces superior a las bombillas incandescentes y no utiliza elementos contaminantes como el mercurio en los tubos fluorescentes. La tienen en sus bolsillos: la luz blanca del flash y de las pantallas de los smartphones usan tecnología LED por ejemplo.

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Modelo RGB para la representación de colores. Fuente: fotovideotec.de

Isaac Newton descubrió en el s.XVII que el espectro de luz visible se podía descomponer en 7 colores (del violeta al rojo), gracias a sus experimentos con prismas.

Para obtener luz blanca basta recrear el espectro visible usando distintas longitudes de onda como el azul, verde y rojo. En eso consiste el RGB (Red/Green/Blue), el modelo “aditivo” que usamos para representar colores en dispositivos electrónicos (TV, ordenadores, cámaras).

Los primeros LED eran rojos y se desarrollaron a comienzos de los 60′. Los LED verdes se obtuvieron a finales de dicha década, pero los azules necesitaron 30 años más. 

El sistema LED emplea materiales semiconductores pero los cristales de nitruro de galio (GaN) necesarios para el azul se hacían polvo, literalmente

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Cristal de nitruro de galio. Fuente: Sustainable nano. Si quieren saber más sobre los diodos LED les recomiendo visitar dicha web.

A pesar de los esfuerzos de la industria y centros de investigación la tecnología necesaria para crecer dichos cristales con las propiedades precisas no estaba disponible.

Y aún teniéndola no fue hasta finales de los 90′ (gracias a nuestros héroes japoneses), cuando se hizo la luz azul y blanca de LED, con el desarrollo de cristales de GaN de alta calidad y el diseño adecuado. Para que se hagan una idea, hace falta superponer hasta 7 capas de distintos materiales cuyo grosor es inferior a una micra para conseguir la emisión de luz azul LED.

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Espectro habitual de un LED blanco de uso doméstico y sus 2 componentes: el pico del LED azul y la “colina amarilla” del fósforo. Fuente:Behar-Cohen y col. (2011)

Hoy en día el sistema más habitual y barato de obtener luz blanca no es combinar 3 LED (azul/verde/rojo), sino acoplar un LED azul (o UV) a una lámina de fósforo. Éste absorbe parte de la luz azul, excitándose y emitiendo luz a longitudes de onda desplazadas al amarillo. La suma de ambos la percibimos como luz blanca.

La luz azul es muy útil !! Los diodos de láser azul aumentarán la capacidad de almacenar y acceder a la información respecto al láser rojo tradicional (el Blu-ray es un ejemplo). Y el uso de LED UV (posible gracias a los LED azules) podrían servir para esterilizar agua.

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Luz cálida (A) y fría (B) de tubos fluorescentes. (C) y (D) son ejemplos de luces típicas (amarillenta y blanca, respectivamente) en espacios públicos. Fuente: Behar-Cohen y col. (2011)

Sin embargo, también tiene sus riesgos.  En los próximos años asistiremos al uso generalizado de luz blanca LED en espacios públicos y domésticos. Esto aumentará en teoría nuestra exposición al azul, cuya longitud de onda es relativamente más energética.

Nuestros ojos perciben tonos fríos o cálidos de luz según el predominio de ciertas longitudes de onda (temperatura del color, con unidades en grados kelvin: 2000-3000 K sería luz amarillenta y 5000-7000 K, blanca fría). La luz LED estándar es fría por su tono más azulado. Observen si no los ejemplos de luces “tradicionales” y compárenlos con el LED.

—Los riesgos de la luz azul se conocen desde hace 4 décadas—

Por ello, la Agencia Francesa para la Seguridad Alimentaria, del Medio Ambiente y Ocupacional (ANSES) coordinó un grupo de expertos para elaborar un informe sobre LEDs, citado en 2011 en la publicación científica “Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: Any risks for the eye?”.

En ella se insiste en que las células ganglionares y del epitelio pigmentario de la retina son susceptibles de sufrir daños a causa del azul. En concreto, la interacción de luz azul con moléculas de la retina supone un riesgo potencial para ciertos grupos de edad (niños y ancianos) y patologías oculares (degeneración macular, glaucoma, afaquia o pseudofaquia).

Con el fin de reducir la toxicidad potencial de la luz, ANSES recomienda evitar LED fríos (con mucho azul) en lugares frecuentados por niños o en aquellos objetos que usen a menudo (juguetes, paneles electrónicos, consolas, luces nocturnas).

Esto se debe a que en niños se transmite un 65% de luz azul a la retina, mientras que con la edad el cristalino aumenta la absorción del azul.

La recomendación general es reducir la exposición al azul en luz artificial. En comparación a la luz natural y a igual temperatura de color el LED doméstico suele poseer un 20% más de azul.

El mercado ofrece muchos tipos de LED y temperaturas de color. Sólo se trata de informarnos bien y emplear las luces adecuadas en cada caso. Para lámparas de uso doméstico son recomendables ambientes cálidos y temperaturas de color bajas (sobre 2800 grados kelvin).

Las algas no tienen problemas con el azul, es su color favorito. Están expuestas a un espectro de luz desplazado al azul-verdoso (λ <500 nm), porque el agua absorbe las longitudes de onda largas.

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La diatomea Haslea sp. aislada en El Hierro (Canarias). Autor: F. Rodríguez

En conjunto las algas son un filtro verde-azulado (en palabras de Shirley Jeffrey) que aprovecha esa luz tan especial gracias a una gran diversidad de pigmentos.

Pero además de la fotosíntesis, el color azul cumple un papel importante para activar fotoreceptores específicos que controlan (en diatomeas por ejemplo), el movimiento de los cloroplastos y la división celular.

También en diatomeas, la luz azul favorece la producción de marenina, un pigmento azulado propio del género Haslea.

La aclimatación del aparato fotosintético a los cambios de calidad de luz (no sólo al azul sino a todo el espectro visible), se llama adaptación cromática. Afecta al contenido y proporciones de pigmentos fotosintéticos y es un fenómeno bien conocido en cianobacterias, que poseen compuestos con máximos de absorción a distintas λ (ficoeritrinas y ficocianinas, de color rojo y azul, respectivamente).

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Emiliania huxleyi. Autor: Sergio Seoane.

Los eucariotas no tienen esos pigmentos (excepto las criptofíceas), así que las evidencias de adaptación cromática son más bien escasas.

Sobre esto, les comentaré los resultados de un estudio recién publicado en colaboración con José Luis Garrido, del IIM-CSIC en Vigo, investigador experto en pigmentos (y colega mío, ya era hora de hablar de los amigos !!) que trabaja desde hace años con Emiliania huxleyi.

Emiliania es un cocolitofórido del que hemos tratado más de una vez por su importancia ecológica. Tiene muchos pigmentos y es un modelo ideal para estudiar sus cambios frente a la luz.

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Diseño de los LED y filtros de colores en el trabajo de Emiliania. Fuente: Garrido y col (2016)

José Luis diseñó el siguiente experimento: cultivar una cepa de Emiliania en una sala equipada con LED blancos y filtros azules, verdes y rojos. Y algunos pigmentos cambiaron en respuesta a esos colores… 

En concreto carotenoides relacionados con la fucoxantina, los más importantes para capturar luz en Emiliania —que no tendrían motivos, en principio, para que les afecte el color ya que absorben λ parecidas

En luz azul el pigmento dominante era la hexanoyloxifucoxantina, muy común en océano abierto donde la luz está enriquecida en el azul.

Pero la luz verde (y roja también), provocaba que la fucoxantina fuese el carotenoide principal. En aguas costeras el espectro de luz es más verdoso y dominan a menudo las diatomeas cuyo principal carotenoide es…lo adivinan? Sí, la fucoxantina.

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Proporción de fucoxantinas con luz AZUL (izquierda) y VERDE (derecha) en Emiliania. Fx (fucoxantina), HFx (hexanoyloxifucoxantina), 4KHF (4-keto-HFx), PFx (pentanoyloxifucoxantina). Datos: Garrido y col. (2016)

En Emiliania estos cambios sugieren que la eficacia fotosintética de las fucoxantinas es distinta y que su diversidad e interconversión optimizarían la fotosíntesis según la λ de los fotones (y no sólo la intensidad de la luz).

Estos resultados son sorprendentes y hermosos para quienes trabajamos con pigmentos desde hace tanto tiempo.

La riqueza pigmentaria de Emiliania no es un capricho de la naturaleza sino que contribuye a explicar su flexibilidad fotosintética y capacidad para proliferar en aguas oceánicas y costeras.

Referencias:

-Behar-Cohen F. Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: Any risks for the eye?. Prog. Retin. Eye Res. 30:239-257 (2011).
-Brunet C y col. Spectral radiation dependent photoprotective mechanism in the diatom Pseudo-nitzschia multistriata. PLoS ONE 9(1): e87015. doi:10.1371/journal.pone.0087015
-Garrido JL y col. Pigment variations in Emiliania huxleyi (CCMP1370) as a response to changes in light intensity or quality. Env. Microbiol. (in press, 2016). DOI: 10.1111/1462-2920.13373

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Algunas personas no pueden almacenar nuevos recuerdos en su memoria. En eso consiste la amnesia anterógrada: vivir en el presente con los recuerdos anteriores al hecho que te provocó la amnesia.

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Lóbulo temporal medial. Fuente: Medical care corporation

El lóbulo temporal medial es una región esencial para la consolidación de la memoria a largo plazo sobre hechos y eventos. Forma parte del lóbulo temporal del cerebro y posee estructuras como la región hipocampal y las cortezas perirrinal, entorrinal y parahipocampal.

Las lesiones de estas estructuras por causa de un traumatismo cráneo-encefálico, ictus cerebral, enfermedades (como el Alzheimer) o la ingestión de sustancias neurotóxicas, provocan amnesias de distintos tipos y severidad. Principalmente anterógrada.

Los afectados por amnesia anterógrada tienen problemas con la memoria “declarativa“, que incluye memoria episódica (hechos autobiográficos y su contexto espacio-temporal) y semántica (hechos sin un contexto asociado como el lenguaje). La memoria “no declarativa” (asociada a procesos) no suele verse dañada.

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Clive Wearing y su mujer Deborah. Fuente: Theory of Knowledge

Como el caso de Clive Wearing, un músico británico que en 1985, con 47 años, contrajo una encefalitis herpética (virus del herpes simple) a la que sobrevivió con graves secuelas: amnesia anterógrada (con una memoria reducida a menos de 30 segundos), y retrógrada (olvidó hechos anteriores a su enfermedad).

A pesar de ello, sigue tocando el piano de maravilla porque su memoria no declarativa quedó intacta.

— Otro ejemplo es la película “Memento” (2000) —

En ella Leonard Shelby, con amnesia anterógrada tras el ataque de dos hombres que matan a su mujer, intenta reconstruir (con la ayuda de fotos, tatuajes y notas continuas que deja por doquier a sí mismo), el recuerdo sobre la identidad del asesino que huyó delante de sus narices en la escena del crimen.

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Uno de los tatuajes de Leonard Shelby (el actor Guy Pearce), en Memento. Fuente: cinemattic

El diabólico director de este thriller, Christopher Nolan, nos hace sufrir la sensación de amnesia del protagonista durante toda la cinta. Sólo al final se cruzan los 2 relatos con una evolución temporal inversa y la secuencia entera cobra sentido para alivio del espectador. Una idea original para una película desasosegante como pocas…!!

Pues bien, la amnesia anterógrada que acabo de describirles es la que sufren de manera crónica las personas intoxicadas con ácido domoico, una toxina amnésica producida por diatomeas del género Pseudo-nitzschia. Otros síntomas son confusión mental, excitación, trastornos gastrointestinales (vómitos, diarrea), y en los casos más graves incluso la muerte.

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El puerto de Charlottetown, en la isla Príncipe Eduardo. Fuente: CAA The Daily Boost

El ácido domoico se descubrió cuando se intoxicaron unas 100 personas tras comer mejillones en la isla Prince Edward (Canadá) en 1987. Los primeros síntomas (desorientación y confusión), surgieron 1-10 horas después de la ingestión.

Siete pacientes entraron en estado comatoso. Murieron 4 y otras 12 personas sufrieron amnesia anterógrada. En los afectados más graves incluso retrógrada (uno de ellos olvidó su llegada a Canadá en 1963).

Los estudios neuropatológicos del tejido cerebral en los fallecidos revelaron necrosis y pérdida neuronal, principalmente en el hipocampo y cuerpo amigdalino (asociado también a las emociones y la memoria). Como responsable se identificó a la diatomea Nitzschia pungens, hoy Pseudo-nitzschia multiseries.

Los efectos en personas pueden ser devastadores, aunque también para la fauna marina. Ya mencioné una vez la relación del ácido domoico con la película “Los pájaros” de Hitchcock, pero hoy comentaré casos más actuales.

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Sierra Nevada (California, EEUU). Fuente: lugaresdenieve

Desde 2013 el estado de California ha experimentado graves sequías y altas temperaturas.

Se considera que no existen precedentes en el último milenio. En la cordillera de Sierra Nevada, también en California, se han registrado los niveles de hielo más bajos en 500 años. La sombra del cambio climático planea, una vez más, sobre esta situación.

Todo comenzó en 2013 con la formación de un núcleo persistente de altas presiones en el Pacífico Este llamado RRR (Ridiculously Resilient Ridge: “la cresta ridículamente resistente“).

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La anomalía de presión “RRR”. La escala indica la anomalía de altura geopotencial (metros) en la época fría promedio (500 mbar) entre los años 2012-15. Adaptado de Swain y col (2015). Fuente: The California Weather Blog

En el caso del mar, el RRR provocó un descenso en la intensidad del viento sobre la costa oeste de Norteamérica. La consecuencia fue un debilitamiento del afloramiento costero que favorece el ascenso de aguas frías profundas y la productividad primaria. Catástrofe ecológica a la vista.

El asunto desembocó en un calentamiento anómalo de la superficie del mar bautizado en junio de 2014 como “The Blob” (“la masa” o “el pegote“), algo así como el hermano en el norte de “El Niño“.

A lo largo de 2015 “The Blob” alcanzó su máxima intensidad. A finales de 2015 los vientos en Alaska volvieron a soplar con intensidad recuperando la temperatura normal del mar en enero de 2016.

Los efectos en el ecosistema marino vienen a continuación.

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Osos marinos (Callorhinus ursinus), en el Marine Mammal Center. Autor: Bill Hunnewell. Fuente: Marine Mammal Center

La abundancia general del fitoplancton se redujo en la región, debido a que la fertilización natural del afloramiento brilló por su ausencia, y con él se retiraron varias especies de peces afectando a la salud de poblaciones de mamíferos marinos que aparecieron varados en gran número en las playas de California.

El Marine Mammal Center (Sausalito, California), creado en 1975, batió en 2015 su récord anual de animales recogidos en sólo 6 semanas !! En total, el año pasado rescataron a 1747, principalmente leones y osos marinos, incluyendo más de 80 crías desnutridas de osos marinos. La mayoría estaban demacradas, con la mitad del tamaño normal para su edad, reducidas a piel y huesos.

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Esta era la desamparada figura de la pobre Zachary cuando la recogieron. Fuente: Marine Mammal Center.

Como Zachary, la primera cría que recogieron en 2015 y que gracias a los cuidados posteriores dobló su peso en apenas un mes.

Además, se sospecha que el intenso “the Blob” de 2015 pudo tener relación con las proliferaciones costeras veraniegas de diatomeas tóxicas del género Pseudo-nitzschia (P. cf. australis).

Si bien la combinación de estabilidad y altas temperaturas por culpa del “pegote” no son las ideales para un bloom de diatomeas, se sospecha que el inóculo inicial pudo resistir en “the Blob” en el océano abierto y luego las poblaciones fueron transportadas a la costa, con las condiciones idóneas para su crecimiento masivo. Al menos esta es la interpretación de la investigadora Vera Trainer (NWFSC, NOAA), en una entrada del blog West Coast Acidification titulada “The Bloom! The Blob! What’s happening in the Pacific Ocean?”.

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El famoso “Dungeness crab” o “Dungies” (Metacarcinus magister), muy apreciado en el día de acción de gracias. Hay recetas para todos los gustos incluyendo “cakes”. Fuente: Chowhound

El caso es que la elevada concentración de domoico en el marisco de la región provocó el cierre de su extracción, especialmente grave en el caso del cangrejo Dungeness, un recurso económico importantísimo.

El cierre masivo de esta pesquería no tiene precedentes y en febrero de 2016 el gobernador de California (E.G. Brown) solicitó al gobierno federal la declaración de catástrofe estimando las pérdidas, sólo para el Dungeness, en unos 55 millones de dólares !!

La presencia de poblaciones tóxicas de Pseudo-nitzschia en la costa este del Pacífico son un fenómeno recurrente todos los años.

El primer bloom tóxico de Pseudo-nitzschia (P. australis) se registró en 1991: 100 pelícanos y cormoranes murieron después de ingerir anchoas contaminadas con domoico. Se detectaron también altos niveles de domoico en marisco (cangrejos, almejas, navajas).

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Pseudo-nitzschia australis aislada en las rías gallegas. Imagen de microscopía electrónica. Autor: F. Rodríguez

En los 90′ las proliferaciones de Pseudo-nitzschia australis se tornaron habituales en California. Las primeras intoxicaciones por ácido domoico en mamíferos marinos sucedieron en 1998, cuando aparecieron varados 400 leones marinos en las playas con un comportamiento raro (oscilando la cabeza, moviéndose de forma agitada y sin control, rascándose de forma extraña…).

De esos 400 el Marine Mammal Center rescató vivos a 70, pero 47 de ellos murieron al poco tiempo con síntomas neurotóxicos. En sus excrementos había niveles altos de domoico y restos de anchoas con células de P. australis.

Desde entonces las intoxicaciones por ácido domoico causan la muerte de mamíferos marinos en California cada año. Los daños cerebrales que ocasiona esta toxina afectan al comportamiento y la orientación espacial de los animales, lo cual parece estar relacionado con los varamientos. En los casos más graves los daños en la zona del hipocampo recuerdan a los de personas afectadas por epilepsia del lóbulo temporal.

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La toxicidad del ácido domoico (izquierda) se explica por su parecido con el ácido glutámico, el neurotransmisor excitatorio más importante en humanos, y sus análogos. El domoico es 3 veces más potente que el ácido kaínico (centro) y 100 veces más que el ácido glutámico (derecha). El domoico se une a receptores del sistema nervioso central provocando despolarización neuronal. Esto incrementa la concentración intercelular de calcio y el proceso desemboca en la inflamación y muerte de las neuronas afectadas. Fuente: Moss (2000).

El tratamiento para intentar recuperar a los animales intoxicados incluye terapias anti-convulsivas. Generalmente la mitad de los mamíferos tratados por el Marine Mammal Center son recuperables y liberados después. No obstante, en los casos más graves cuando no remiten los síntomas se opta por eutanasiar a los pobres animales.

La razón es que los daños cerebrales que les ocasiona el ácido domoico alteran irreversiblemente su comportamiento. Liberarlos es sinónimo de una muerte casi segura: tras colocar dispositivos de seguimiento en varios individuos se ha comprobado que se pierden en el océano abierto. Lo resumieron a la perfección Cook y col. (2015) con la frase “Red Tides make dinner hard to find” en su artículo de Science.

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“Pearl”. Fuente: Marine Mammal Center.

Pero después de tanto desastre querría terminar con un final feliz y dejarles buen sabor de boca !

Para ello, nada mejor que la imagen del paciente favorito en 2015 del Marine Mammal Center. Por aclamación popular, “Pearl“, una foca monje de Hawaii.

Referencias:

-Cook PF y col. Algal toxin impairs sea lion memory and hippocampal connectivity, with implications for strandings. Science 350: 1545-1547. DOI: 10.1126/science.aac5675 (2015)
-Moss L. Domoic acid: a fascinating marine toxin. Environ. Toxicol. Phar. 9:79-85 (2001).
-Teitelbaum JS y col. Neurologic sequelae of domoic acid intoxication due to the ingestion of contaminated mussels. New. Engl. J. Med. 322:1781-1787 (1990).
-Web: “Nature’s Poisons”: Domoic acid, the amnesic shellfish toxin that…what was I saying? Autor: Brown J.
-Web: “News Medical”: Sea lions exposed to toxin in algae develop form of epilepsy that is similar to humans.

 

 

 

 

 

 

 

 

Desayuno para Richard Parker

La vida de Pi” describe las aventuras de “PiPatel, un joven náufrago perdido en el Pacífico con un tigre de Bengala. Pi decide que su única salida es dejarle claro a Richard Parker, el tigre, quién es el macho “alfa“…y mantenerlo vivo como razón para sobrevivir. Una historia de superación que según avisa un personaje al narrador “le hará creer en la existencia de Dios“.

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Piscine Molitor Patel, “Pi”. La película, dirigida por Ang Lee (2012), está basada en una novela de Yann Martel. Fuente: screenmusings

La película me encantó y a través de ella me interesé por la novela, pero no sólo se trata de eso. 

Si les hablo de “La vida de Pi” es porque trata de temas que quería compartir con ustedes !!

El padre de Pi es dueño de un zoológico y en la película (pero especialmente en el libro) se habla mucho de animales, su comportamiento, el océano y la vida marina en general.

Pi cultiva además una extraña afición por coleccionar religiones, un guiño a la diversidad de creencias y a la sinrazón de enfrentarse por ellas.

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Nuestro amigo felino no necesita presentación. Fuente: youtube

Richard Parker es un animal tan bello como peligroso. Su inquietante presencia en un bote salvavidas y su dependencia de Pi le convierten en un personaje imponente y al mismo tiempo vulnerable. Pero qué bonico que es !!

Vamos al lío, que me desvío del tema…

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Perezoso de tres dedos (género Bradypus). Fuente: Amazon Rainforest Animals

Al comienzo de la novela, un Pi Patel adulto recuerda su tesis doctoral en zoología sobre la tiroides de los perezosos de 3 dedos en el Amazonas.

Y cita que en su pelo viven algas, de color verde en la estación húmeda y marrón en la seca. Imaginen mi cara cuando leí esto, casi me quedo bizco. 

Pi no explica más sobre las algas y los perezosos, pero ya supondrán que me estudié el asunto. Llevo años cazando historias como ésta y disfruto que no vean contandoselas a ustedes.

Sepan que existen dos grandes grupos de perezosos, de 2 dedos y 3 dedos, que se diferencian en sus garras delanteras (las traseras siempre tienen 3). Los de 3 dedos tienen costumbres más sedentarias, con un territorio pequeño y una dieta estricta basada en las hojas de unos pocos árboles.

Sorprendentemente bajan de su árbol una vez por semana…a cagar!,, a cagar. Después de defecar (me pongo fino ahora), cubren de hojas y tierra sus excrementos. Un perezoso a nivel del suelo debe de ser la presa más fácil del mundo. Sus buenas razones tendrán para jugársela yendo al retrete.

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Las relaciones de mutualismo entre el perezoso, las polillas y sus algas. Fuente: Pauli y col. 2013

Un estudio reciente ha concluido que el motivo de estos paseos podría ser la relación mutualista de los perezosos con la “comunidad” de polillas, hongos y algas que habitan en su pelo. Éste retiene la humedad como una esponja y posee estrías que favorecen la colonización y el crecimiento de las algas. Mientras, las polillas incuban a su prole en los excrementos y usan luego de refugio al perezoso.

La descomposición y mineralización de materia orgánica de las polillas es transformada por detritívoros (hongos, bacterias, etc), en amonio, fosfatos y nitratos que sirven de nutrientes a las algas. Y el contenido estomacal de los perezosos demuestra que comen habitualmente las algas de su pelo.

Es decir, los perezosos completarían su dieta con algas, cerrando así el círculo de esta curiosa relación. Y dichas algas podrían ofrecer otras ventajas como el camuflaje. Los perezosos de 2 dedos también son un “saco” de algas y polillas, aunque comparativamente tienen menos.

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El alga verde Trichophilus welckeri en el pelo de los perezosos Bradypus pygmaeus (C) y Choloepus hoffmanni (D-F). Fuente: Suutari y col. (2010).

¿Y qué algas viven en los perezosos? pues dominan las algas verdes, con géneros como Trentepohlia (se acuerdan de ella y la lluvia roja?), Trebouxia, Myrmecia, Chlorella, etc, pero el género dominante es Trichophilus (Trebouxiophyceae).

En concreto parece que existe incluso una relación específica entre los perezosos y Trichophilus welckeri. También se han encontrado algas rojas, cianobacterias, diatomeas e incluso algún dinoflagelado !!

Pasemos a otro tema. Durante la travesía en el Pacífico, Pi recorre sin saberlo la contracorriente ecuatorial.

Sobrevivirá 227 días gracias a los materiales que esconde el bote salvavidas (tiene desde galletas hasta alambiques solares para obtener agua potable) pero sobre todo porque consigue dominar el miedo, a Richard Parker y olvidar su vegetarianismo para convertirse en un cazador despiadado de toda clase de peces, crustáceos, aves y tortugas que comparte con el tigre.

Muchos peces se sienten atraídos por el bote y por una balsa rudimentaria que construye Pi. Bajo ésta se desarrolla un pequeño ecosistema a partir de las primeras algas verdes y otras más rígidas que la colonizan poco a poco.

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Por escenas así merece la pena ir al cine. Fuente: youtube

Pero si en algo está lograda la película, aparte del famoso tigre, es por los efectos de la bioluminiscencia. En 2012 ya escribía este blog y comenté que era la película más bioluminiscente de la historia del cine !!

Puede llegar a parecer imposible o exagerada, pero en determinadas condiciones es probable que algunas escenas no estén tan alejadas de la realidad.

No sé si las ballenas acostumbran a saltar de noche fuera del agua, pero si lo hicieran alguna vez en medio de una proliferación de dinoflagelados, esta escena maravillosa de la película no sería descabellada.

No olvidemos que los protagonistas recorren además latitudes tropicales…

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Este fue el “Milky sea” que describió el SS Lima en 1995, producido por bacterias bioluminiscentes. Fuente: Miller y col. (2005)

De hecho, las extensiones de Pacífico iluminado que vemos en las escenas nocturnas pueden ocurrir durante proliferaciones masivas de Noctiluca scintillans por ejemplo, o de bacterias bioluminiscentes responsables de los “Milky seas“.

Hablábamos de este curioso fenómeno en esta entrada, y aquí les recuerdo el testimonio sobre un “Milky sea” cerca del ecuador, del mercante británico SS Lima:

La bioluminiscencia cubría todo el mar, hasta el horizonte…y parecía como si el barco navegase sobre un campo nevado ó deslizándose sobre las nubes…” (Trad. de Miller y col. 2005).

Luego, en el terreno absoluto de la ciencia-ficción, Pi (y Richard Parker) se encuentran con una isla flotante exuberante de vegetación en medio del océano. Parecen manglares, pero no.

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Richard Parker extasiado con la isla flotante…

La isla no tiene tierra y el suelo está formado por algas verdes tubulares entrelazadas entre sí, algo así como Enteromorphas gigantes. Y son además comestibles.

Para sorpresa de Pi, Richard Parker recorre la isla durante el día pero cada noche regresa al bote para dormir.

No les desvelaré el secreto de la isla flotante, pero sí que vuelve a reinar la bioluminiscencia a lo largo de esta última aventura. Una licencia cinematográfica? por supuesto, pero ésa es la magia de “La vida de Pi”: crea un mundo propio y lo convierte en una fábula inolvidable.

Referencias:

-Martel Y. Life of Pi. 356 pp. (2001).
-Miller SD & col. Detection of a bioluminiscent milky sea from space. PNAS 102:14181-14184 (2005).
-Pauli JN y col. A syndrome of mutualism reinforces the lifestyle of a sloth. Proc. R. Soc. B281:20133006 (2014).
-Suutari M. y col. Molecular evidence for a diverse green algal community growing in the hair of sloths and a specific association with Trichophilus welckeri (Chlorophyta, Ulvophyceae). BMC Evolutionary Biology 10:86 (2010).

 

 

El low-cost de la fotosíntesis

Hoy les hablaré de un descubrimiento reciente que desafía el concepto de la clorofila como único pigmento realmente importante para capturar luz en el océano. Lo más de lo más.

Lo publicaron Béjà y col. (2000) en Science: bacterias marinas no fotosintéticas capaces de obtener energía del Sol mediante rodopsinas. Es decir: fotótrofas sin fotosíntesis. La metagenómica (estudio del material genético ambiental) nos regaló este hallazgo que sus descubridores denominaron proteorodopsinas.

Hoy sabemos que esta clase de fototrofía está generalizada entre las bacterias marinas (>40%). También se han descubierto rodopsinas con funciones diversas en algas, hongos e incluso virus.

Las rodopsinas comparten una química común con el sentido de la vista: el retinal….  

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Los fotones de la luz excitan al 11-cis-retinal y se transforma en todo-trans retinal (en la imagen). Su unión con la opsina se vuelve inestable y esto genera finalmente un impulso nervioso que el cerebro interpreta como señales visuales. Fuente: www.ch.ic.ac.uk

…o vitamina A aldehído, es la molécula clave en la visión, el cromóforo responsable de captar la energía de la luz en los 3 tipos de ojos que existen: moluscos, artrópodos y vertebrados.

La vitamina A la obtenemos de los alimentos, nuestro cuerpo no puede sintetizarla. Sus precursores son carotenos (como el β-caroteno en las zanahorias).

El retinal se une a proteínas integrales de membrana (opsinas) para formar las rodopsinas, con una banda ancha de absorción en el espectro de luz visible. En los ojos las rodopsinas y moléculas similares actúan como pigmentos visuales en bastones y conos, con modificaciones que las hacen sensibles, p.ej., al azul, verde y rojo.

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Bombas iónicas de rodopsinas (Fuente: Béjà & Lanyi 2014). Las flechas de color indican la longitud de onda a la que son más sensibles y a su lado el tipo de iones (hidrógeno, sodio, cloruro).

Pero hay rodopsinas que cumplen otro rol: bombas iónicas o canales de cationes que producen energía mediante un gradiente generado por la fotoactivación del retinal. Desde 1971, y en décadas posteriores del s. XX, se fueron descubriendo estas rodopsinas en microorganismos amantes de la sal (halófilos del reino Archaea), con funciones fotosensoriales o para obtener energía gracias a la luz o a los iones cloruro/sodio abundantes en su ambiente.

La parte proteica es distinta y su origen evolutivo también, pero el retinal sigue presente. En la imagen de la derecha vemos representado un diminuto retinal justo en el medio de la parte proteica en la membrana celular (las salchichas rojas o moradas).

Las xantorodopsinas (XR) se descubrieron en 2005 en Salinibacter ruber, una bacteria halófila. Se trata de otra vuelta de tuerca: una antena captadora de luz con un carotenoide (salinixantina) que transfiere energía al retinal y permite ampliar la absorción de fotones a más longitudes de onda.

Algunos dinoflagelados tienen un tipo de XR…luego se lo cuento.

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Salinibacter ruber. La barra horizontal mide 0.5 micras. Fuente: Oren (2013)

 

Salinibacter ruber se descubrió en 2002 y lo fascinante de este extremófilo es su capacidad para crecer en altas concentraciones de distintas sales, no sólo NaCl, sino también cloruro de magnesio y sulfatos de magnesio y sodio !!

Estas sales son muy interesantes en astrobiología de cara a la detección de vida microbiana en otros planetas. Y es que la misión Galileo a Júpiter reveló que el océano oculto bajo la superficie helada de Europa posee grandes cantidades de sulfato de magnesio (Discovery Newsletter: 19-X-2015)

En las rodopsinas el gradiente de protones se consigue con menos florituras, tan sencillo que yo diría que es la alternativa low-cost a la lujosa maquinaria fotosintética.

En la fotosíntesis el gradiente de protones se produce por los electrones que arrancan los fotones a la clorofila (o bacterioclorofila) y que permiten disociar el agua en oxígeno y protones (H+). Éstos se concentran dentro de los tilacoides en los cloroplastos y el gradiente creado proporciona la fuerza motriz para fabricar ATP, la fuente de energía celular.

En las bombas de rodopsinas, ya sean aniónicas (Cl-) o catiónicas (Na+/H+), se genera un gradiente electroquímico entre el interior y el exterior de la membrana celular. La fotoactivación del retinal permite capturar energía lumínica para mover protones al exterior de la célula (o iones cloruro al interior), en contra del potencial de membrana. La célula se carga como una batería y dicha energía permite fabricar ATPPunto y pelota.

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Chlamydomonas reinhardtii. La escala horizontal son 5 micras. Fuente: www.protisten.de

Y ahora se preguntarán ¿qué hay de las algas? 

En flagelados verdes como Chlamydomonas se descubrió por primera vez la función de las rodopsinas en algas eucariotas: son responsables de la fototaxis y la orientación del movimiento ante cambios bruscos de luz. Esto mismo se demostró luego en otros flagelados como las criptofíceas Guillardia y Cryptomonas.

Los genes que codifican para proteorodopsinas se han encontrado también en diatomeas, dinoflagelados y haptofíceas, pero todavía desconocemos sus funciones. Piensen que todo esto apenas se conoce desde la última década.

En el caso de diatomeas como Pseudo-nitzschia granii la expresión de estos genes aumenta con la limitación por Fe, una situación muy común en el océano abierto y que afecta a la fotosíntesis. Por éste y otros motivos Marchetti y col. (2015) sugieren que las bombas de rodopsinas podrían ser útiles para obtener energía cuando la fotosíntesis se encuentra “entre la espada y la pared” por la escasez de Fe.

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Pyrocystis lunula. Autor: K. Wenderoth. Fuente: online-media.uni-marburg.de

En dinoflagelados, como siempre, todo es complejo e interesante.

En estudios de transcriptómica (expresión de genes) se han encontrado homólogos de bombas (de protones) de rodopsinas en especies heterótrofas como Oxhyrris marina y fotosintéticas como Polarella antartica, Pyrocystis lunula, Alexandrium catenella, Prorocentrum donghaiense Karlodinium veneficum.

Genéticamente son próximas a las XR, aunque no poseen carotenoides como en el caso de Salinibacter. Sus máximos de absorción están entre el verde y el azul.

Los datos disponibles a partir de algunos estudios en cultivos y muestras naturales indican que su función sería favorecer la supervivencia y el crecimiento en situaciones limitantes, tanto de nutrientes como de luz. Y la expresión de los genes relacionados con las rodopsinas parece estar regulada en Prorocentrum por el ciclo diurno de luz/oscuridad, el espectro y la intensidad de luz…

¿Fascinating, verdad?

Agradecimientos: a Lourdes Velo Suárez por enviarme el artículo “The global ocean microbiome“, la inspiración de esta entrada.

Referencias:

-Béjà O, et al. Bacterial rhodopsin: Evidence for a new type of phototrophy in the sea. Science 289(5486):1902–1906 (2000).
-Béjà O. & Lanyi J.K. PNAS 111: 6538–6539 (2014).
-Balashov S.P. y col. Xanthorhodopsin: the Retinal Protein Proton Pump of Salinibacter ruber with a Light-harvesting Carotenoid Antenna. Science 23 (5743):2061-64 (2009).
-Marchetti A. y col. Marine diatom proteorhodopsins and their potential role in coping with low iron availability. ISME Journal 9:2745-48 (2015).
-Moran M.A. The global ocean microbiome. Science 350 (6266) DOI: 10.1126/science.aac8455 (2015).
-Oren A. Salinibacter: an extremely halophilic bacterium with archaeal properties. FEMS Microbiol Lett. 342(1):1-9. doi: 10.1111/1574-6968.12094 (2013).
-Shi X. y col. Rhodopsin gene expression regulated by the light dark cycle, light spectrum and light intensity in the dinoflagellate Prorocentrum. Front. Microbiol. http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2015.00555 (2015).
-Sineshchekov O.A. & Govorunova E. Photosensory Functions of Channelrhodopsins in Native Algal Cells. Photochem. Photobiol. 85:556-563 (2009).
-Web: University of Connecticut (Phytoplankton Molecular Ecology).

 

Maravillas de Canarias

No es la primera vez que nos visitan las Noctilucas: sus mareas rojas, la bioluminiscencia, incluso una canción, todo lo que tocan sus flagelos es un éxito!! En esta ocasión las serviré de primer plato pero los protagonistas son otros. Hoy contemplarán algunas de las imágenes más bellas en este rincón de la web. Les daré una pista: Dictyocysta.

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Marea roja de Noctiluca scintillans en Gran Canaria (Islas Canarias). Autor: E. Soler

El autor de dichas imágenes es Emilio Soler Onís, investigador en el BEA (Banco Español de Algas) de Telde (Gran Canaria).

No pude resistir la tentación de pedírselas para el blog y amablemente me las ofreció.

13 de abril de 2016: 12 millas al sur de la isla de Gran Canaria se extienden manchas enormes de color anaranjado típicas de Noctiluca scintillans.

Emilio Soler, a bordo de un helicóptero de salvamento del Gobierno de Canarias, realizó estas imágenes y recogió muestras que confirmaron el dominio de Noctiluca…y preparó otras para su estudio al microscopio electrónico. Aquí quería yo llegar…!!

Captura de pantalla 2016-04-13 a las 18.07.30

Otra foto de la misma proliferación de Noctiluca. Autor: E. Soler

Las imágenes de microscopía óptica pueden ser fascinantes, pero las del electrónico poseen aspecto tridimensional y su aumento revela los detalles más insignificantes, a veces imprescindibles, para conseguir identificar un organismo a nivel de especie.

Los electrones revelan un mundo oculto. Las imágenes de microscopía electrónica trascienden incluso el ámbito científico y nos regalan la sensación de visitar una galería de arte.

Entremos a la galería microscópica…

Al comienzo de 20.000 leguas de viaje submarino el capitán Nemo se dedicaba a hundir barcos con el Nautilus, al que confundían con un narval (el unicornio del mar). Por eso enviaban al naturalista Pierre Aronnax a investigar tales sucesos. Ése capítulo se llamaba “Un écueil fuyant” y en su honor títulé la siguiente imagen…

 

Un escollo fugitivo (Prorocentrum micans)

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La espina en la zona anterior de este dinoflagelado coincide con el sentido del movimiento. Autor: E. Soler

Fruta prohibida (Prorocentrum balticum)

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Diminuto y fotosintético. Los aumentos están indicados después de la “X” y cada imagen posee su escala en micras (milésimas de milímetro). Autor: E. Soler.

La cuenta atrás (Protoperidinium)

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Las placas (o tecas) que recubren a este dinoflagelado heterótrofo están formadas por celulosa. Autor: E. Soler.

Llega el turno de los protagonistas: primero el cocolitóforo Emiliania huxleyi, una especie formadora de “blooms” espectaculares en el océano, tan abundante como fotogénica. Posee cocolitos (anillos calcáreos) que recubren su célula como una armadura. Comparen la escala: Emiliania es pequeñita…

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Emiliania huxleyi. La forma de sus cocolitos sirve para clasificarlas en distintos morfotipos. Autor: E. Soler.

Les aconsejo que amplíen esta imagen para contemplar mejor “la decoración

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Ciliado (tintínido) del género Dictyocysta. Autor: E. Soler. ¿Encontraron la Emiliania?

Los tintínidos forman parte del microzooplancton: la mayoría son marinos y todos son planctónicos, no hay especies bentónicas. Poseen cubiertas celulares de naturaleza proteica llamadas loriga o lórica. Tradicionalmente se dividen entre los que las mantienen limpias o los que las recubren de partículas. Esta división tiene significado ecológico: los primeros son de océano abierto y los segundos de aguas costeras, como Dictyocysta.

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Ilustraciones de tintínidos realizadas por Haeckel (1873). Pertenecen a Dictyocysta los 5 de la derecha y los 5 de la izquierda son Codonella. Fuente: Gallery.obs-vlfr.fr

Los tintínidos que recubren sus lóricas pueden hacerlo a su vez con materiales de origen biológico (cocolitos, frústulas de diatomeas,) o usando partículas no biogénicas (granos de arena).

En ambos casos es un proceso activo controlado por el tintínido, aunque no se conocen los mecanismos de aglutinación y la posible selectividad para escoger ciertas partículas.

Algunos autores sugieren que los restos biogénicos podrían proceder de su alimentación. En Codonella elongata los cocolitos se orientan siempre de la misma manera, con su cara externa hacia fuera. Son unos organismos curiosos a los que Haeckel tampoco se resistió…

¿Qué me pongo hoy, cocolitos o diatomeas? 

Un experimento de fertilización fue la ocasión ideal para despejar las dudas sobre si los tintínidos eligen (o no) su decoración…

El aumento súbito de nutrientes en el mar cambia la composición del fitoplancton y suele producir un dominio temporal de diatomeas sobre grupos como los cocolitóforos.

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Stenosemella sp. al inicio del EIFEX. Fuente: Henjes & Assmy (2008)

Así de listos fueron Henjes & Assmy (2008), muestreando tintínidos antes y después de 2 experimentos de fertilización con hierro (EIsenEX y EIFEX, océano Antártico).

Al principio del EIFEX las lóricas de Stenosemella estaban cubiertas de cocolitos, coincidiendo con una proporción alta de Emiliania huxleyi respecto a frústulas rotas de diatomeas. Alguien calculó una vez que cada tintínido lleva una carga de cocolitos equivalente a unas 11 Emilianias…!!

Sin embargo, un mes después del EIFEX, la proporción de frústulas rotas de diatomeas había aumentado muchísimo en el mar respecto a los cocolitóforos y el aspecto de Stenosemella era el de haberse estampado contra un cargamento de chatarra (de diatomeas).

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Stenosemella 1 mes después del EIFEX. Fuente: Henjes & Assmy (2008)

Así que los tintínidos (al menos los que estudiaron Henjes & Assmy), parecen recoger la basura que encuentran, igual que Wall-E

El título de su trabajo lo resume a la perfección y con él me despido por hoy:

Particle Availability Controls Agglutination in
Pelagic Tintinnids in the Southern Ocean

WALL-E

Wall-E. Fuente: The Pixar Times

Referencias:

-Dolan J.R. Introduction to tintinnids. The Biology and Ecology of Tintinnid Ciliates: Models for Marine Plankton. Capítulo 1:1-16 (2013).
-Henjes J & Assmy P. Particle Availability Controls Agglutination in Pelagic Tintinnids in the Southern Ocean. Protist 159:239-250 (2008).

 

Agradecimientos: a Emilio Soler Onís por las imágenes de las muestras de Noctiluca.

 

 

 

 

 

 

 

La extraña pareja

A comienzos de 2014 les conté lo último sobre la naturaleza de Solenicola setigera y su consorcio con la diatomea Leptocylindrus mediterraneus. La simbiosis de ambos es tan extraña que me acordé de una joya de película de Tim Burton titulada “La novia cadáver”. Y es que la diatomea no parece viva: sólo vemos un tubo vacío, un zombie de sílice cubierto por Solenicola !! 

Nadie había cultivado ni observado a L. mediterraneus sin su acompañante. Pasen y vean ¿esto les parece una diatomea? ¿dónde están sus cloroplastos y su colorcito verde/dorado? pues eso, ni rastro…

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Solenicola setigera y Leptocylindrus mediterraneus. Ría de Vigo (mayo 2014). Autor: F. Rodríguez

Pero hace unos días, Fernando Gómez, autor de varios artículos que consulté por aquel entonces me envió su último trabajo: “The nature of the diatom Leptocylindrus mediterraneus (Bacillariophyceae), host of the enigmatic symbiosis with the stramenopile Solenicola setigera”.

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Costa de Ubatuba. Fuente: viajeabrasil.com

Resulta que la novia estaba viva y Gómez y col (2016) le han dado nombre y apellido: Dactyliosolen mediterraneus.

Antes de llegar a esta conclusión recogieron muestras en la costa de Ubatuba (São Paulo), un lugar ideal para muestrear fitoplancton (ideal en general por lo que se adivina en la imagen).

Encontraron muy poca Solenicola, lo que cumple a rajatabla la 1ª regla de oro del ficólogo: “aquello que te interese será escaso“. 

Sólo uno de sus intentos fue positivo. Cuando pusieron al consorcio en medio de cultivo f/2 (tal y como si fuera fotosintético), Solenicola se despegó de la diatomea, crecieron colonias de diatomeas con la misma apariencia de Leptocylindrus mediterraneus y sus cloroplastos se hicieron visibles por primera vez…!!

No obstante, su aspecto era inusual: su contenido celular se reducía una región central en la frústula, con un par de filamentos a veces pigmentados, y entre 5-10 cloroplastos por célula. Por supuesto, crecían más lento que otras diatomeas en condiciones similares de acuerdo con la 2ª regla de oro: “…y crecerá infinitamente peor que cualquier alga del mismo pocillo” (debería escribir una entrada sobre esto).

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Dactyliosolen blavyanus. Fuente: SERC

El análisis molecular (gen ribosomal 18S) reservaba otra sorpresa: el género de la diatomea no era Leptocylindrus sino Dactyliosolen. Además aislaron una diatomea libre, cuyo contenido celular también estaba concentrado en el centro de cada célula, que resultó ser otra Dactyliosolen.

El aspecto de ambas diatomeas era muy similar a la descripción de Dactyliosolen blavyanus, aunque con diferencias morfológicas en sus cubiertas de sílice, reveladas mediante microscopía electrónica de barrido. Por ello, Gómez y col. recuperaron el nombre de Dactyliosolen mediterraneus para la diatomea en simbiosis con Solenicola, tal y como propuso en 1892 el francés H. Péragallo.

Resuelto este primer misterio, queda todavía uno mayor ¿cuál es la naturaleza de la simbiosis Solenicola-Dactyliosolen? Solenicola sólo coloniza a esta diatomea y miren que podría elegir…

Climacodium

Imagen de epifluorescencia de las cianobacterias endosimbiontes en Climacodium frauenfeldianum. Autor: R. Foster. Fuente: Symbionts

A cualquier diatomea cargar con un mucílago y flageladitos pegados debería resultarle un incordio, ya que dificulta absorber nutrientes y capturar luz para la fotosíntesis. Aunque sobre esto último ningún estudio ha confirmado la presencia de cloroplastos en el consorcio Solenicola-Dactyliosolen: sólo en los cultivos libres.

Las frústulas de D. mediterraneus, con un contenido celular inferior a otras diatomeas, ofrecen un refugio apetecible a Solenicola. Y las células de éste son flageladas, lo cual confiere movilidad al consorcio.

Dada su distribución global, de los polos al ecuador, estamos ante una simbiosis exitosa y distinta a las conocidas en latitudes cálidas entre, p. ej., diatomeas y cianobacterias. Protección, intercambio de nutrientes, etc, la explicación de la simbiosis Solenicola-Dactyliosolen continúa siendo un enigma…que alguien revelará tarde o temprano !!

Referencias:

-Gómez, F. y col. The nature of the diatom Leptocylindrus mediterraneus (Bacillariophyceae), host of the enigmatic symbiosis with the stramenopile Solenicola setigera. Phycologia 55:265-273 (2016).

 

 

 

 

 

400 palabras

La visita promedio a este blog dura 2 minutos y en ése tiempo se pueden leer cómodamente 400 palabras. Pongan el cronómetro en marcha que aquí empieza la historia de hoy:

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Detalle de la frústula de Arachnoidiscus. Autor: Jan Michels. Fuente: ZEN-NEURAL Net

Las partículas de sílice mesoporosas (Ø poro: 2-50 nm) son la piedra angular de la nanomedicina: permiten el transporte eficaz de fármacos al interior del cuerpo gracias a su biocompatibilidad, resistencia y estabilidad térmica. Pero su síntesis artificial es difícil y costosa además de emplear compuestos tóxicos.

Una alternativa prometedora son las frústulas de diatomeas, estructuras silíceas 3D con alta porosidad, área superficial y estabilidad mecánica.

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Galeria Vittorio Emmanuele II (Milan). Fuente: Milano Life.

El hecho de que sea necesario aplicar fuerzas enormes para romperlas se debe a la defensa que ofrecen contra los predadores. La resistencia y ligereza de sus formas las convierte en fuente de inspiración para soluciones biomiméticas en ingeniería civil y diseño industrial.

En un capítulo de Evolution of Lightweight Structures (Kooistra & Pohl, 2015), encontré ejemplos preciosos de diseños arquitectónicos que son (funcional y estructuralmente) copias a escala gigante de diatomeas, como la cúpula central de la Galería Vittorio Emmanuele y Arachnoidiscus.

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Thalassiosira pseudonana y Escherichia coli. Autor: Deerinck T. & Karas B. Fuente: Algae Industry Magazine

La ingeniería genética en diatomeas es ya una realidad. En 2015 científicos del JCVI (J. Craig Venter Institute) publicaron en Nature Communications un método para introducir ADN en Phaeodactylum tricornutum y Thalassiosira pseudonana mediante Escherichia coli. Esto abre, entre otras, la posibilidad de manipular genéticamente a las diatomeas con fines biotecnológicos.

Y entre dichos fines, cómo no! se encuentran las investigaciones en nanomedicina.

Mismo año y misma revista: científicos australianos (Delalat y col.) publican el uso de diatomeas (Thalassiosira pseudonana) modificadas genéticamente para que incorporen GB1 en sus frústulas.

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Verde (frústulas de T. pseudonana), amarillo (liposomas+fármaco), púrpura (linfocitos B), rojo (células cancerosas del neuroblastoma). Fuente: Fig. 1 Delalat y col. (2015).

GB1 es un dominio de unión de la proteína G: el pegamento para ligar anticuerpos IgG (inmunoglobulina G, la más abundante de nuestro cuerpo) que reconocerán después a las células tumorales (en este caso, neuroblastoma humano SH-SY5Y).

Antes de ligarles los anticuerpos las células de Thalassiosira fueron lisadas. Sobre sus restos, las frústulas vacías, incorporaron un fármaco hidrófobo en gotitas microscópicas de grasa (liposomas) unidas electrostáticamente.

Delalat y col. demostraron que las frústulas funcionalizadas eran capaces de acceder y matar selectivamente células tumorales in vitro y en ratones sin daños aparentes en los tejidos. Y al incubarlas con linfocitos B y T se adherían específicamente a los primeros, responsables de la respuesta inmunitaria humoral y de la producción de anticuerpos.

Un primer paso en la aplicación de las frústulas de diatomeas como soporte para nanoterapias contra el cáncer y otras enfermedades…

Nota: esta entrada se publicó el 11 de abril en Naukas 

Referencias:

-Delalat B. et al. Targeted drug delivery using genetically engineered diatom biosilica. Nature Communications 6:8791 | DOI: 10.1038/ncomms9791 (2015).
-Hamm C.E. et al. Architecture and material properties of diatom shells provide effective mechanical protection. Nature 421:841-843 (2003)
-Karas B.J. et al. Designer diatom episomes delivered by bacterial conjugation. Nature Communications 6:6925 | DOI: 10.1038/ncomms7925 (2015).
-Kooistra, W.H.C.F. & Pohl, G. Diatom Frustule Morphology and its Biomimetic Applications in Architecture and Industrial Design. In: Evolution of Lightweight structures. Analyses and Technical Applications. Springer, 206 pp. (2015).

 

 

Ratones albinos

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El 1 de enero de 2015 se abandonó el bioensayo de ratón para toxinas lipofílicas en la UE. Fuente: Zeulab

MBA son las siglas en inglés para Mouse Bioassay (bioensayo de ratón en la lengua de Cervantes).

Se trata del método tradicional para la detección de biotoxinas marinas en marisco, con el fin de evitar su comercialización si supera los niveles máximos permitidos. Emplea ratones albinos (mus musculus).

La legislación europea establece límites y el control de toxinas paralizantes (PSP: saxitoxina/derivados), amnésicas (ASP: ácido domoico), lipofílicas (diarreicas: DSP (ácido okadaico/derivados, pectenotoxinas), azaspirácidos; y yesotoxinas).

En el caso del DSP se pinchaban (vía intraperitoneal) 3 ratones por muestra y cuando morían 2 en <24 horas las toxinas superaban los niveles permitidos (160 microgramos por kilo de vianda). Desde 2015 los métodos para toxinas lipofílicas validados en la UE son la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (LC-MS/MS) y el ensayo de inhibición de la fosfatasa. Bye bye ratoncitos…

El MBA es sin duda cuestionable, tanto técnica como eticamente. Por ello se han desarrollado y puesto a punto una serie de métodos químicos (basados en cromatografía y espectrometría de masas, ensayos inmunológicos, etc), con el fin de abandonar la penosa tarea de sacrificar animales. Esta progresión en los métodos ha restringido el uso del MBA, sólo permitido en la UE para toxinas paralizantes (PSP).

Pero mi pregunta es: ¿podemos prescindir totalmente de los ratones?

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El laboratorio europeo de referencia de biotoxinas marinas (EURLMB), Vigo. Autor: F. Rodríguez

Las poquísimas veces que comento estos temas en círculos no científicos (colegios, bares, etc), muchas personas (estudiantes, profesores, amigos, el dueño del bar…), se sorprenden de que aún sea necesario utilizar animales.

Quizás por poco tiempo. En la Unión Europea los niveles máximos para las biotoxinas están pendientes de una revisión a la baja que supondría niveles de detección inalcanzables para el MBA.

Los nuevos métodos de referencia para las toxinas amnésicas (ASP) y lipofílicas son tan sensibles como para detectar esos niveles. Pero ello también supondrá previsiblemente períodos de cierre más prolongados para la venta del marisco. No soy ningún experto en el tema pero les recomiendo revisiones como la de Blanco y col. (2013) para una zona de producción tan importante como Galicia.

La situación es compleja. Cada país posee una problemática de biotoxinas distinta, los riesgos para la salud pública, el número de muestras y costes analíticos tampoco son comparables. Las biotoxinas son un reto analítico ya que poseen diferentes análogos y derivados con toxicidades bien diferentes: sólo de las toxinas paralizantes (saxitoxina y derivados) se conocen más de 50 compuestos.

El perfil de toxinas y sus niveles en moluscos varían enormemente en cada región, y tampoco hay que olvidar que los métodos químicos necesitan patrones comerciales certificados para cuantificarlas (patrones que a veces no existen).

No es que defienda el MBA, válgame Dios!, pero este método mantiene una ventaja respecto a los nuevos métodos químicos de referencia. Y no hablo de los costes de personal o equipamiento, sino de algo muy importante para proteger la salud humana: la detección de nuevas toxinas.

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Estructura química del ácido domoico, causante de intoxicación amnésica (ASP), presente en macroalgas y diatomeas del género Pseudonitzschia. Fuente: Algas nocivas

Más o menos, las toxinas de microalgas se descubren así: 1) alguien se intoxica (persona humana o animal), incluso a veces se muere tras comer marisco/peces. 2) Los científicos aislan la toxina, revelan su estructura química y 3) identifican al organismo responsable. Pueden pasar años, incluso décadas de trabajo, pero es el único camino para proteger la salud pública de nuevas intoxicaciones.

Hoy en día tenemos métodos químicos para numerosas toxinas de microalgas. Pero qué sucedería si apareciera un nuevo compuesto que no fuera detectable por ninguno de dichos métodos?

No podemos controlar que aparezcan nuevas toxinas pero sí mantener una barrera de seguridad y que los afectados sean ratones en vez de usted o yo.

Aún así, utilizando el MBA, hay más factores, como el diseño del muestreo o la mala suerte!, que pueden provocar que una toxina se salte los controles de seguridad y llegue a los consumidores. Tal cosa sucedió hace 20 años…

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Killary Harbour (Condado de Galway, Irlanda). Autor: Joebater. Fuente: Wikimedia Commons

1)_Alguien se intoxica (noviembre 1995). Ocho personas sufren en Holanda síntomas de diarrea, naúseas y vómitos tras consumir mejillones importados del oeste de Irlanda (Killary Harbour).

Los mejillones se habían despachado el 10 de noviembre y los últimos análisis de toxinas del 31 de octubre (incluyendo MBA) eran negativos. Dinophysis, el organismo causante de síndrome diarreico (DSP), no había sido observado desde septiembre. Inmediatamente se prohibió la extracción de marisco en el área afectada y los análisis de DSP mediante bioensayo de ratón dieron positivo hasta el mes de febrero.

No obstante, los síntomas de los ratones eran una parálisis lenta y progresiva que no encajaba del todo con el DSP de Dinophysis.

Los métodos químicos de análisis apenas revelaron trazas de toxinas diarreicas (ácido okadaico y derivados): no podían ser responsables de la toxicidad detectada con el MBA. La misteriosa intoxicación se publicó en Harmful Algal News (McMahon & Silke, 1996) y sus autores concluyeron: While both the rat and mouse bioassays have been criticized for their lack of specificity, in the present case their usefulness is clear in detecting the presence of an unknown toxin which can produce DSP symptoms in shellfish consumers“. [Mientras que los bioensayos de ratón han sido criticados por su falta de especificidad, en el caso presente su utilidad es clara en detectar la presencia de una toxina desconocida que puede ocasionar síntomas de DSP en consumidores de marisco].

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Protoperidinium sp. Autor: F. Rodríguez

2) Caracterización de la toxina (1998-2003). Al principio le pusieron un nombre como de misil o ametralladora: KT-3 (Killary Toxin). Fueron Satake y col. (1998) quienes la aislaron y caracterizaron en Mytilus edulis irlandeses con la etiqueta final de azaspirácido (AZA>>AZA-1). Luego se han descubierto numerosos análogos (AZA-2, AZA-3, AZA-4, etc).

Otros autores encontraron que la estructura propuesta para el AZA-1 tenía un error publicando la correcta (Nicolaou y col. 2003, etc).

3) Organismo responsable (2009). Se trataba de encontrar una aguja en un pajar (o en el mar mejor dicho). En 2001 el profesor Takeshi Yasumoto sugirió que el organismo responsable podía ser un dinoflagelado heterótrofo, Protoperidinium crassipes. Nunca se pudo confirmar (incluso usando cultivos de P. crassipes), y la sospecha de que las toxinas procedían de una presa flotaba en el aire

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RV Poseidon. En este buque alemán se hizo la campaña que permitió descubrir Azadinium. Fuente: Briese Schiffahrt

La estructura del AZA-1 apuntaba a un dinoflagelado pero las toxinas suelen ser propias de especies fotosintéticas. En 2007, Krock y col. analizaron toxinas en muestras del Mar del Norte fraccionadas por tamaños y detectaron azaspirácidos en la fracción de 8-20 micras y en ciliados como Favella ehrenbergii.

Aquello excluía definitivamente a P. crassipes (>50 micras) y al fin aislaron un diminuto dinoflagelado tóxico en dicha fracción.

Eureka !! tenían la aguja !! en 2009 Tillmann y col. publicaron la caracterización de Azadinium spinosum, una nueva especie (y género) productora de AZA-1 y AZA-2.

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Azadinium spinosum. Autor: G. Hansen. Fuente: WORMS

Hoy en día, si consultan Algaebase, encontrarán 11 especies de Azadinium, su distribución es cosmopolita y la mayoría (aunque no todas), son productoras de azaspirácidos.

Probablemente se confundían con eventos DSP mientras que el liliputiense Azadinium pasaba inadvertido entre “dinos” similares como Heterocapsa. Ahora son uno de los focos de atención para el Marine Institute, responsable del seguimiento de biotoxinas marinas en Irlanda, el productor de moluscos bivalvos más afectado por AZA en todo el mundo.

Nos olvidamos de los ratones entonces? yo preferiría reducir al mínimo el MBA pero no eliminarlo del todo…en cuanto a mi gatito, él nunca olvida a los ratones aunque sean de tela !!

Referencias:

-Blanco J. y col. Evaluación del impacto de los métodos y niveles utilizados para el control de toxinas en el mejillón. Revista Galega dos Recursos Mariños (Art. Inf. Tecn.) 3:1-55 (2013). Disponible online
-Jauffrais T. Écophysiologie des dinoflagellés du genre Azadinium, production toxinique et transfert trophique vers les mollusques bivalves. Thèse de doctorat. 314 pp. (2012).
-MacMahon T, & Silke J. Winter toxicity of unknown aetiology in mussels. HAN 14:2 (1996).
-Nicolaou KC y col. Total synthesis of the proposed azaspiracid-1 structure, part 1: construction of the enantiomerically pure C1-C20, C21-C27, and C28-C40 fragments. Angew Chem Int Ed. 42:3643–48 (2003)
-Satake y col. Azaspiracid, a New Marine Toxin Having Unique Spiro Ring Assemblies, Isolated from Irish Mussels, Mytilus edulis. JACS 120:9967-68 (1998).
-Tillmann U. y col. Azadinium spinosum gen. et sp. nov. (Dinophyceae) identified as a primary producer of azaspiracid toxins. Eur. J. Phycol. 44:63-79 (2009).
-Tillmann U. y col. The dinophycean genus Azadinium and related species – morphological and molecular characterization, biogeography, and toxins. 15th ICHA Proceedings. 149-152 (2014).
-Web ZeuLab