Entradas

Más respuestas sobre Trichodesmium

Mi opinión personal, señor Aronnax, es la de que hay que ver en esta denominación de mar Rojo una traducción de la palabra hebrea “Edom”, y si los antiguos le dieron tal nombre fue a causa de la coloración particular de sus aguas.
-Hasta ahora, sin embargo, no he visto más que agua límpida, sin coloración alguna.
-Así es, pero al avanzar hacia el fondo del golfo verá usted el fenómeno. Yo recuerdo haber visto la bahía de Tor completamente roja, como un lago de sangre.
-Y ese color ¿lo atribuye usted a la presencia de un alga microscópica?
-Sí. Es una materia mucilaginosa, de color púrpura, producida por esas algas filamentosas llamadas Tricodesmias, tan diminutas que cuarenta mil de ellas apenas ocupan el espacio de un milímetro cuadrado. Tal vez pueda verlas cuando lleguemos a Tor.
-No es ésta, pues, la primera vez que recorre el mar Rojo a bordo del Nautilus.
-No.

(Julio Verne, “20.000 Leguas de viaje submarino”)

 

Después de la entrada anterior no quería abandonar el asunto de la marea roja de Trichodesmium erythraeum en Canarias sin escribir sobre su ecología y aclarar que sus proliferaciones no suponen un peligro para las personas ni para la fauna marina. Ahora entraré a los detalles…

1) La ecología de T. erythraeum

Trichodesmium es un género de cianobacterias fijadoras de nitrógeno (diazótrofas), es decir, asimilan dicho elemento de la atmósfera (N2) al igual que hacen, p. ej., las bacterias simbiontes del género Rhizobium en las raíces de plantas leguminosas.

Se trata de uno de los principales fijadores de nitrógeno en el mar, con un papel destacado en los ciclos biogeoquímicos de los océanos por los nutrientes que liberan durante y al final de sus proliferaciones. Fijar nitrógeno atmosférico supone una ventaja competitiva para Trichodesmium en aguas oligotróficas (pobres en nutrientes) sobre la gran mayoría de organismos fotosintéticos que sólo asimilan nitrógeno disuelto en agua (p.ej. a partir de nitratos, amonio o urea).

La fijación de nitrógeno es posible gracias a una enzima nitrogenasa y dado que el oxígeno la inactiva, la fotosíntesis (productora de oxígeno) y la fijación de N2 deben estar separadas física (en células especializadas) y/o temporalmente (fotosíntesis diurna y fijación de N2 nocturna).

(a) Colonias de Trichodesmium, (b) La zona con los diazocitos, fijadores de nitrógeno, señalada por el paréntesis blanco (c) Tricomas de Trichodesmium: las zonas claras son aquellas que han consumido más reservas de carbono (d) Inmunolocalización de la proteína NifH asociada con la expresión de la enzima nitrogenasa, marcando los diazocitos (e) La zona homogénea entre las flechas indica también los diazocitos. Fuente: Fig. 2 de Bergman y col. (2013)

El caso de Trichodesmium es especial porque fija N2 durante el día en unas células denominadas diazocitos. La diferenciación temporal es sutil en este caso: sus tasas de fotosíntesis se reducen hacia el mediodía, mientras que aumentan las de fijación de nitrógeno. Así, Trichodesmium dispone de una fuente inagotable de nitrógeno y las limitaciones de nutrientes para su crecimiento vienen más bien del fósforo y el hierro.

El fósforo es escaso en la superficie del océano abierto, pero las colonias de Trichodesmium pueden migrar en la columna de agua gracias a vacuolas de gas que llegan a soportar presiones como las que reinan a 100-200 m de profundidad. En superficie las colonias asimilan (y acumulan) carbono y nitrógeno. Con dicho “lastre” de material de reserva se hunden y capturan el fósforo más abundante en profundidad.

A medida que su metabolismo consume las reservas acumuladas, las colonias de T. erythraeum se vuelven más ligeras y ascienden de nuevo a la superficie continuando así el ciclo de asimilación de nutrientes, fotosíntesis y fijación de nitrógeno.

T. erythraeum contiene grandes cantidades de hierro y se le supone muy eficiente a la hora de capturar dicho elemento, imprescindible además para la fijación de nitrógeno.

Pero el hierro es un elemento muy escaso en el océano que limita también la fotosíntesis. De ahí los famosos (aunque fallidos) experimentos de fertilización con hierro que pretendían aumentar la productividad del mar y contrarrestar de paso el calentamiento global (Ice Age I y II).

En los océanos ocurren fertilizaciones naturales de óxidos de hierro gracias al polvo del desierto depositado por la acción del viento. El efecto de la arena del Sáhara en Canarias se considera uno de los factores que contribuyen a las proliferaciones de Trichodesmium, tal como nos explicaba Nereida Rancel en la entrada anterior. Pero sus efectos se hacen notar en otras zonas mucho más remotas, al otro lado del Atlántico: en el Golfo de México. Pinchen si no en la siguiente animación de la NASA y alucinen cómo alcanzan dicha región las partículas de polvo del Sáhara.

La animación muestra el grosor de las partículas de aerosol entre 4-11 de julio 2016, destacando la capa de aire del Sahara que contiene el polvo del desierto (en naranja/marrón). Autor: NASA/GSFC. Fuente: The Weather Channel

Los aportes significativos de hierro en dicha región durante el verano, procedentes del polvo del Sáhara contribuirían a explicar los “blooms kilométricos” de Trichodesmium registrados en las costas de Florida desde los últimos 50 años. el polvo en suspensión también origina amaneceres y atardeceres brumosos en la región…

Asimismo, en el golfo de México ocurren cada año blooms de Karenia brevis, un dinoflagelado tóxico endémico en dicha zona del mundo. Sus proliferaciones tóxicas suelen teñir el mar y causan graves perjuicios para la fauna marina, actividades pesqueras y turísticas. Se conocen desde hace más de 60 años y suelen coincidir con proliferaciones de ¿imaginan quien? Sí, Trichodesmium erythraeum.

Karenia brevis: imagen al microscopio electrónico (Fuente: myfwc)
 y óptico (40X. Autor: F. Rodríguez)

De hecho varios estudios recientes argumentan que dicha coincidencia no es casual y establecen una estrecha relación entre ambos organismos.

Esta teoría fue propuesta por Walsh & Steidinger (2001) en un trabajo cuyo título parece una novela de intriga: Saharan dust and Florida red
tides: the cyanophyte connection“. 

Según dichos autores el nitrógeno atmosférico fijado por T. erythraeum sería liberado en el agua como amonio y nitrógeno orgánico disuelto (aminoácidos), aportando una nueva fuente de nutrientes para bacterias y microalgas, estimulando las proliferaciones de K. brevis en la región.

¿Y cómo de importantes son esas cantidades de nutrientes? Pues considerables. En un estudio reciente  (Lenes y col. 2010) usaron datos de blooms de T. erythraeum entre 1960-2008, estimando que los nutrientes aportados por sus colonias al ecosistema marino equivaldrían al 100% del nitrógeno y fósforo necesarios para desarrollar los blooms de K. brevis.

2) Las mareas rojas de T. erythraeum no son peligrosas.

Como hemos visto, en las costas de Florida las mareas rojas de Trichodesmium son un fenómeno habitual que sucede todos los años. Dado su aspecto los marineros anglosajones las conocían como “sea sawdust” (serrín marino). No están asociadas con la contaminación ni vertidos de origen humano, se trata de fenómenos naturales en la región. Llegan a ser visibles desde el espacio dado que se extienden a lo largo de varios kilómetros, y no se consideran nocivas porque nunca han originado efectos perjudiciales sobre la salud de las personas ni la vida marina.

Por este motivo Trichodesmium tampoco aparece en la lista de especies de microalgas y cianobacterias nocivas de la UNESCO que pueden consultar aquí.

No obstante, es cierto que los trabajos en cultivos y muestras naturales de varias especies de Trichodesmium (incluyendo T. erythraeum), demuestran que suelen producir toxinas. El perfil es variable según los estudios pero suele incluir microcistinas, al igual que muchas otras cianobacterias de agua dulce. Esto no supone un riesgo para la salud ni la fauna marina porque dichas toxinas no ocasionan daños por contacto directo con la piel. Las intoxicaciones por microcistinas y otras toxinas de cianobacterias sí son un riesgo para la salud cuando proliferan en aguas continentales usadas para la ganadería o el consumo de agua potable.

Las precauciones que debemos tomar con mareas rojas de cianobacterias como Trichodesmium surgen de que pueden ocasionar (en algunos casos) dermatitis, picores o escozor debido a niveles elevados de amonio en agua. Pero esto tampoco es exclusivo de Trichodesmium y puede suceder también con otras mareas rojas como p.ej. las de Noctiluca scintillans, un dinoflagelado heterótrofo no tóxico.

Clorofila detectada con el OrbView-2 SeaWIFS (1 agosto 2004), mostrando la corriente advectiva arrastrando las poblaciones de T. erythraeum desde la zona de afloramiento costero hacia las Islas Canarias. Fuente: Fig. 1C de Ramos y col. (2005)

En la región de Canarias no había registros de proliferaciones masivas de T. erythraeum hasta que en agosto de 2004 se observó mediante imágenes de satélite una proliferación en la costa noroccidental de África (Ramos y col. 2005). Alcanzó varias islas del archipiélago y los análisis de toxinas de dichos autores indicaron sólo la presencia de niveles bajos de microcistinas (0.1-1 μg/g peso seco).

Les citaré otro ejemplo con datos de toxinas. A lo largo de las costas de Brasil se registran habitualmente mareas rojas de Trichodesmium, asociadas con la corriente costera del Brasil que llegan a alcanzar 100 km de longitud.

A pesar de su extensión y frecuencia nunca se han registrado efectos negativos sobre la salud pública, excepto en un caso aislado de 1963 en la costa de Pernambuco (Satô y col. 1966). En un estudio reciente (Proença y col. 2009) analizaron las toxinas en muestras naturales de 2007 durante proliferaciones de T. erythraeum en las costas del Estado de Bahía, encontrando niveles bajos de análogos de saxitoxinas y microcistinas (9-300 μg/g peso seco), que creen podrían proceder, al menos en parte, de otras especies tóxicas presentes en el agua.

Dichos valores son mucho más elevados que los medidos en T. erythraeum en Canarias pero Proença y col. (2009) concluyeron que las proliferaciones de T. erythraeum no entrañaban riesgo alguno para la salud, por los motivos que explicábamos antes. La agencia medioambiental del Estado de Sao Paulo desaconseja habitualmente el baño en playas afectadas por mareas rojas de Trichodesmium, para evitar casos de dermatitis o exposición al aerosol marino de otras proliferaciones potencialmente tóxicas que puedan ocurrir asociadas a Trichodesmium.

En Canarias las medidas de precaución por parte de las autoridades locales han ido en el mismo sentido: la recomendación era no bañarse pero no han existido prohibiciones de acceso o baño en ninguna playa (El Día, 29-VII-2017), a diferencia de lo que ha sucedido en playas del Mediterráneo afectadas por proliferaciones de Ostreopsis, un dinoflagelado potencialmente tóxico que sí puede ocasionar molestias respiratorias por exposición al aerosol marino (enlace).

Costa de Punta del Hidalgo, al norte de la Isla de Tenerife. Autor: F. Rodríguez

La nota curiosa sobre Trichodesmium erythraeum proviene de estudios en regiones tropicales, donde varios autores sugieren que algunas de sus toxinas podrían estar relacionadas con la ciguatera o síntomas similares (Kerbrat y col. 2011), incluyendo a otras cianobacterias cercanas genéticamente como Hydrocoleum lyngbyaceum (Laurent y col. 2008).

Se trata sólo de una teoría basada sobre todo en estudios bioquímicos en cianobacterias y peces, pero podría plantear nuevas hipótesis de investigación en un tema como la ciguatera que preocupa en la actualidad en las Islas Canarias.

La conclusión es: como normal general ante una marea roja mientras no se identifique al organismo responsable, la precaución y desconfianza instintivas ante las manchas en el agua son siempre buenas consejeras y debemos evitar el contacto directo en la medida de lo posible hasta que ésta se disperse…

Referencias:

-Bergman B. y col. Trichodesmium–a widespread marine cyanobacterium with unusual nitrogen fixation properties. FEMS Microbiol Rev 37:286–302 (2013)
-Kerbrat AS y col. First Evidence of Palytoxin and 42-Hydroxy-palytoxin in the Marine Cyanobacterium Trichodesmium. Mar. Drugs 9:543-560 (2011)
-Laurent D. y col. Are cyanobacteria involved in Ciguatera Fish Poisoning-like outbreaks in New Caledonia? Harmful Algae 7:827–838 (2008)
-Lenes JM & Heil CA. A historical analysis of the potential nutrient supply from the N2 fixing
marine cyanobacterium Trichodesmium spp. to Karenia brevis blooms in the eastern Gulf of Mexico. J. Plankton Res. 32:1421-1431 (2010)
-Proença LAO y col. Screening the toxicity and toxin content of blooms of the cyanobacterium Trichodesmium erythraeum (Ehrenberg) in northeast Brazil. J Venom Anim Toxins incl Trop Dis. 15:204-215 (2009)
-Ramos AG y col. Bloom of the marine diazotrophic cyanobacterium Trichodesmium erythraeum in the Northwest African Upwelling. MEPS 301:303-305 (2005)
-Satô S. y col. On the mechanism of red tide of Trichodesmium in Recife north eastern Brazil, with some considerations of the relation to the human disease Tamandaré Fever. Trabhs Inst Oceanogr (Univ Recife) 5:7-49 (1966)
-Walsh, J. J. and Steidinger, K. A. Saharan dust and Florida red tides: the cyanophyte connection. J Geophys Res Oceans 106:11597-11612 (2001)
-Web: MOTE Marine Laboratory & Aquarium

Criaturas fantásticas (I)

Nemo con un sextante,
ilustración de George Roux (1866-69)
para 20.000 leguas de viaje submarino.
Disponible en Wikimedia Commons.

Hola otra vez queridos “fitopasiónicos“, este mes nos alejaremos de la superficie del mar para sumergirnos en el océano profundo. Será un viaje largo pero no se lo pierdan porque lo haremos en el Nautilus…

El capitán Nemo nos espera impaciente, así que todos a bordo y el último que cierre la escotilla !!
Me atrevería a decir que los seres vivos más desconcertantes, reales ó imaginarios, habitan en aguas profundas. Lo cierto es que nuestro miedo a lo que esconden las tinieblas marinas ha creado toda clase de fantasías durante siglos.

Como las leyendas escandinavas sobre calamares y pulpos gigantescos, luego conocido como el “Kraken”, que el propio Linneo incluyó en su primera edición de la clasificación de los seres vivos (Systema Naturae) bajo el nombre científico de Microcosmus.

Pero toda leyenda tiene parte de verdad, el viejo Linneo no iba tan desencaminado

Hoy en día sabemos que las leyendas del “Kraken” tienen una base real: el calamar gigante Architeuthis, que puede superar los 14 metros con tentáculos y todo…!!

Las vistas desde el Nautilus….
Neuville y Riou (1870).
Wikimedia commons

En 20.000 leguas de viaje submarino, Jules Verne describe el ataque de calamares y pulpos enormes sobre el Nautilus.

La escena comienza cuando llegan a las Bahamas (Lucayas en la novela) y desde el submarino inmóvil observan una gran agitación en los bosques de algas Laminaria. En ese momento Pierre Aronnax, Ned Land y Consejo comienzan a conversar sobre calamares y pulpos gigantes…

Aronnax menciona el caso (real) de un calamar de 6 metros aparecido en 1861 al nordeste de Tenerife. Y confirma haber visto, igual que Consejo (asistente de Nemo), un cuadro en Saint-Malo que representa el ataque de un pulpo sobre un velero.

La ciudad “corsaria”: Saint-Malo.
Autor: Daniel Plazanet (Wikimedia commons)

Y es verdad: en la “hermosérrima” ciudad bretona de Saint-Malo había un ex-voto que ilustraba el ataque de un pulpo gigante a un velero en las costas de Angola.

Este mismo que ven a continuación…
 

El ex-voto de Saint-Malo, reproducido
por P. Dénys de Montfort (1801).

Los ex-votos eran representaciones en agradecimiento a algún milagro, y así debieron considerar los marineros escapar con vida de aquel trance…¿verdad ó leyenda?…”qui sait”.

Este pulpo sería el llamado “pulpo colosal” por el naturalista Pierre Dénys de Montfort, cuya existencia no ha sido nunca demostrada científicamente…!!

Por debajo de los 200 metros de profundidad, la luz es una “niebla azulada” que desaparece por completo al adentrarnos en la zona mesopelágica, hasta los 1000 metros de profundidad.

En el océano profundo no hay fotosíntesis, sus habitantes sobreviven bien a base de los detritus que les llegan desde de la superficie ó de otros animales a quienes atraen ó desconciertan con su capacidad para producir bioluminiscencia.
…Recuerden que viajamos en el Nautilus: nos avisan de que “algo” se mueve en el exterior !!
Este calamar enorme se llama Taningia danae…y estamos de suerte !! porque entre nosotros se encuentra Xulio Valeiras, del IEO de Vigo, que al igual que el profesor Aronnax nos relatará una experiencia real…

“En febrero de 2013 un pesquero gallego capturó una Taningia danae de forma accidental en sus redes al NO de Galicia (zona de Cedeira) a aprox. 225 metros de profundidad. El ejemplar pesaba 54 kilos y tenía una longitud de 170 cm. Se trata de una especie oceánica mesopelágica de la que hay citas en diversos puntos del mundo, y solo 3 anteriores en Galicia. Aunque no sirve para el consumo humano fue llevado a puerto y donado para su uso científico. Recogido por investigadores del IEO en Coruña y trasladado al IEO de Vigo para su examen por expertos del IEO, CSIC y la Universidad de Aberdeen. Destacan en su anatomía los dos grandes fotóforos en dos tentáculos que funcionan a modo de faros, y los tentáculos fuertemente armados con garfios, así como su gran aleta.”

Aquí van unas cuantas fotos…

La Taningia danae en el IEO de Vigo. Arriba a la izquierda, el pico ya extraído.
Arriba a la derecha: Xulio Valeiras (IEO de Vigo), Graham Pierce (Univ. de Aberdeen)
y Angel Guerra (IIM-CSIC, Vigo). Autor de casi todas: Xulio Valeiras.
Los fotóforos de Taningia, órganos encargados de la bioluminiscencia, son del tamaño de dos huevos (de gallina)…..!!!. Algunos cefalópodos producen ellos mismos su bioluminiscencia, mientras que otras especies “emplean” a bacterias luminiscentes: Aliivibrio fischeri.
Por curiosidad les diré que el famoso género de calamar gigante Architeuthis no tiene fotóforos…pero de él hablaremos en la próxima entrada.
A: Sepia officinalis, B y C: Pyrocystis fusiformis
al microscopio óptico y células con bioluminiscencia
Autor: (A) Hans Willewaert (Wikimedia commons)
(B y C) Disponibles en la web MicrobeWiki.
En lo que respecta a la bioluminiscencia existe un curioso experimento que relaciona cefalópodos y dinoflagelados. Los cefalópodos en cuestión eran Sepia officinalis y la “simpática” Euprymna scolopes. La especie de dinoflagelado Pyrocystis fusiformis.

Fleisher y col (1995) concluyeron que los cefalópodos localizaban más fácilmente a sus presas (misidáceos, camarones, etc) gracias a la bioluminiscencia de Pyrocystis…!!

Las teorías sobre la función de la bioluminiscencia en las algas son diversas, y una de ellas es la de “alarma contra ladrones” (burglar alarm): la bioluminiscencia de los dinoflagelados serviría durante el ataque de sus predadores para atraer a otros predadores de mayor tamaño que devoran a los anteriores…
No dije que era simpática la Euprymna?
Esta sepia diminuta se conoce
en inglés por  “Hawaiian bobtail squid”
Autor: Nick Hobgood (Wikimedia commons)
Así, las algas luminiscentes serían la “alarma” que beneficia a la población en su conjunto, expuesta a una menor predación.

Pero volvamos a los calamares gigantes.

La historia de hoy termina así: esta misma semana, la Taningia congelada desde febrero en el IEO de Vigo fue cedida al Centro del Calamar Gigante (Luarca, Asturias):
http://www.cepesma.org/quienes-somos/centro-del-calamar-gigante/

Gracias a su puesta en marcha por CEPESMA (Coordinadora para el Estudio y Protección de las ESpecies MArinas) este centro contiene hoy en día una colección de referencia a nivel mundial de estas criaturas fantásticas, protagonistas de la entrada de hoy…

Architeutis dux en el Centro del Calamar Gigante (Luarca)
Fuente: http://www.saposyprincesas.com
Así que ya saben, si pasan por Luarca no dejen de visitarlo (me incluyo también!) porque podrán ver, entre otros, a este Architeuthis dux
El Nautilus prosigue su viaje…y en lo que resta de travesía nos aguardan nuevas sorpresas…!!
Agradecimientos:
-A Xulio Valeiras por las imágenes, el texto sobre Taningia y la referencia de Fleisher…
-A Philippe Petout, conservador del museo de Saint Malo, por la información sobre el ex-voto  (ver addendum).
Referencias:
-Fleisher KJ y Case JF. Cephalopod predation facilitated by dinoflagellate luminiscence. Biol. Bull. 189: 263-271 (1995).
-Enigmas de la ciencia: el calamar gigante. Guerra Sierra A. Ed. Promarex, 313 pp (2006).
-20.000 leguas de viaje submarino. Verne J. (1869). Editado por elaleph (disponible gratuitamente en la web http://www.elaleph.com).

Addendum:

-Cuando escribí esta entrada me pregunté si seguiría existiendo el ex-voto del pulpo gigante pero no pude encontrar esa información ni localizar la capilla de Saint-Thomas en el callejero actual de Saint Malo. Así que lo consulté directamente por email al ayuntamiento de Saint Malo y el 3/6/2013 obtuve por fin la respuesta: Philippe Petout, conservador del Museo de Saint Malo, me confirmaba que la capilla de Saint-Thomas fue desafectada durante la revolución francesa, y demolida en el último cuarto del s.XIX. Sin embargo, el ex-voto del pulpo pudo desaparecer antes, durante la misma revolución. Su existencia fue conocida gracias al abad François-Gilles-Pierre-Barnabé Manet (Pontorson 1764-Saint Malo 1844). Él conoció Saint Malo antes de dicha revolución, con solo 10 años, y fue el autor de numerosas obras dedicadas a la historia, antigüedades y costumbres de dicha ciudad.