Nieve roja y osos verdes

La cumbre del mundo: el Everest (Sagarmata en nepalí).

Siempre pensamos en las algas que viven en el mar ó ríos y lagos, pero también podemos encontrar algas en ambientes como la nieve.

Las «algas de la nieve» existen en ambos hemisferios, en zonas polares y regiones alpinas a más de 2.500 m de altitud. Se han estudiado por ej. en los glaciares del Himalaya, Patagonia, Europa, Alaska, Canadá, Groenlandia, Rusia, la Antártida.

Aunque no se han encontrado fósiles, se cree que son descendientes de poblaciones de algas mucho mayores que estaban «a sus anchas» durante las glaciaciones.

Chlamydomonas nivalis.
Imagen coloreada
microscopía electrónica (TEM)

Se trata principalmente de Volvocales, algas verdes del género ChloromonasChlamydomonas, como Chlamydomonas nivalis…pero también hay cianobacterias y algas de otros tipos: xantofíceas, crisofíceas, diatomeas, criptofíceas e incluso dinoflagelados (Gymnodinium pascheri).

En la colección de cultivos de la Universidad de Texas (UTEX, EEUU) tienen un apartado especial para algas de la nieve: http://web.biosci.utexas.edu/utex/scSnow.aspx Su temperatura óptima de crecimiento suele estar en torno a 4-5ºC.

Chlamydomonas suele teñir la nieve de verde (por sus clorofilas) cuando forman células móviles de crecimiento rápido, más resistentes a la luz. Esas células nadan y se dividen en el agua intersticial entre los cristales de nieve. Pero cuando el crecimiento es menor y/ó fabrican esporas de resistencia, la nieve torna a rosada-rojiza…esto se debe a que acumulan pigmentos para protegerse de la luz, carotenoides como la astaxantina en Chlamydomonas, por ejemplo.

Chlamydomonas nivalis, en el campo de hielo Harding (Alaska).
Autor: Nozomu Takeuchi.
http://www-es.s.chiba-u.ac.jp/~takeuchi/redsnow.html

En inglés, este tipo de nieve se llama «watermelon snow», por su color rosado y porque su olor recuerda a las sandías maduras…!!

Y gracias a todos estos pigmentos las algas de la nieve se pueden detectar incluso desde satélite…

Las algas de la nieve pueden tener aplicaciones en biotecnología, como anticongelantes para conservar órganos para transplantes, etc. En un trabajo realizado en las Montañas Rocosas (EEUU) a más de 3000 m de altitud, y publicado en la revista PNAS (Williams y col. 2003), se llegó a la conclusión de que las manchas de Chlamydomonas nivalis pueden ser muy productivas en verano. Dado el área que llegan a cubrir en el planeta serían una ayuda más, pequeña pero no despreciable, para absorber dióxido de carbono de la atmósfera.

Un oso polar en el zoo de Bremerhaven (Alemania)

Y para terminar, llegamos a los osos polares, porque su color blanco-cremoso también puede cambiar en cautividad por culpa de las algas. Como le sucedió a Bonnie, un oso polar del zoo de San Diego (EEUU) cuya historia publicó en el año 1979 la revista Nature, bajo el título: «The greening of polar bears in zoos».

En dicho trabajo, los investigadores describían el color verde de tres osos polares en dicho zoo. Al principio creían que estaban manchados por nadar en estanques de agua dulce con algas verdes.

Oso verde en el zoo de Higashiyama (Japón).
The Huff Post
http://www.huffingtonpost.com/2008/09/07/polar-bears-turn-green-in_n_124662.html

Pero el examen microscópico de su pelo mostró algo más sorprendente: no estaban manchados sino que las algas vivían dentro del pelo…!! Los osos polares tienen el pelaje exterior grueso y transparente, parece blanco porque está hueco, como cañas de bambú…Y ahí dentro, calentitas y con luz es donde aprovechan las algas para crecer.

La historia terminó así: los cuidadores le dieron a Bonnie un buen chapuzón en agua salada para matar a las algas (de agua dulce), y su pelo recuperó el color original..!!

Referencias:

-Lewin RA, Robinson PT. The greening of polar bears in zoos. Nature 278:445-447 (1979).
-Snow Ecology: an interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems. Jones HG, Cambridge University press (2001). 378 p.
-Williams WE y col. Surface gas-exchange processes in snow algae. PNAS 100:562-566 (2003).

La trampa tóxica

Los conceptos animal y vegetal son difíciles de aplicar a las algas, porque tienen toda clase de estrategias entre ambos extremos. Como las algas «mixótrofas», que son fotosintéticas pero también voraces a la hora de «zamparse» a otros organismos. Nos centraremos en los dinoflagelados, pero hay muchas más…

Pfiesteria piscicida.

Las especies de las que vamos a hablar son auténticos cazadores microscópicos, y sus «armas» variadas a la hora de capturar y alimentarse de sus víctimas. Existen tres tipos básicos:

En un primer grupo están las especies con un pedúnculo, algo así como un tubo que perfora la pared de su presa para succionar su contenido…este es el caso de Dinophysis o de la misteriosa Pfiesteria piscicida, que merece para si sola una entrada aparte (ver «Histeria con la Pfiesteria»).

El segundo tipo son dinoflagelados que ingieren a sus presas directamente, bien a través de una hendidura en el «sulco», ó mediante una «boca celular» llamada citostoma. Primero inmovilizan a su indefenso «cervatillo» microscópico y luego lo engullen completamente…por ejemplo Noctiluca, Gyrodinium ó Fragilidium. A éste último, «tragándose» una célula de Dinophysis caudata, pertenece la siguiente secuencia. El video resume 8 minutos en apenas unos segundos…

Y por último, existen algunas especies que son capaces de extender una especie de saco ó «velo», llamado «pallium». Funciona igual que una red: engloba a la presa y la digiere extracelularmente mediante enzimas digestivas. Con «pallium» cazan dinoflagelados tecados que así consiguen alimentarse de presas de similar tamaño. Recuerdan a las arañas, que primero inmovilizan a la presa con su tela y luego le inyectan veneno y enzimas digestivas. Son, por ejemplo, especies del género Protoperidinium.

Pero hace apenas dos meses unos investigadores daneses publicaron una nueva estrategia de «caza» en dinoflagelados que recuerda aún más a las arañas.
Es la «trampa tóxica» de Alexandrium pseudogonyaulax.

Este dinoflagelado segrega un mucus pegajoso con el cual atrapa e inmobiliza a su presa, aunque no la mata. El mucus parece surgir del extremo de su flagelo longitudinal. Hannah E. Blossom y sus colaboradores sugieren que A. pseudogonyaulax deposita toxinas en el mucus, concentrando su efecto en vez de diluirlas en el agua.

Alexandrium pseudogonyaulax

Las presas permanecen pegadas en la trampa tóxica (y con sus flagelos temblando de miedo, supongo…) hasta que su verdugo, siempre cerca, decide «zampárselas». Y esto sucede en cuestión de segundos una vez que entra en contacto con su víctima. Pero mejor que contarlo es verlo.

En este último vídeo vemos como un A. pseudogonyaulax de nuestra colección (CCVIEO) arrastra «sin piedad» al ciliado fotosintético Mesodinium rubrum. Éste ha perdido los cilios que le permitían moverse y está pegado, para siempre ya, en la trampa tóxica. Luego, A. pseudogonyaulax lo atrae hacia sí, y comienza a ingerirlo…

 

Y para terminar una recomendación: la web Portal to Protistology, con más videos relacionados con este tema…http://protozoa.uga.edu/portal/images.html…y un deseo: felices vacaciones !!

Referencias:

Blossom HE et al. Toxic mucus traps: A novel mechanism that mediates prey uptake in the mixotrophic dinoflagellate Alexandrium pseudogonyaulax. Harmful Algae 17:40-53 (2012).
-Hansen PJ. The role of photosynthesis and food uptake for the growth of marine mixotrophic dinoflagellates. J Eukaryot. Microbiol. 58:203-214 (2011).

 

La roja fue la primera

 

Bangiomorpha pubescens
http://evolution.berkeley.edu/

Y no hablo de fútbol, sino de sexo. Porque en los fósiles del alga roja Bangiomorpha pubescens (isla de Somerset en el Artico de Canadá) se halló la primera prueba de reproducción sexual en nuestro planeta.

Bangiomorpha es además el primer eucariota conocido: sus fósiles tienen 1.200 millones de años…tres veces menos que los estromatolitos de Shark Bay (3.500 millones de años).

En Bangiomorpha había diferenciación sexual masculina y femenina, tal como en sus descendientes actuales del género Bangia…y se trataba de un organismo multicelular.Un estudiante muy atento durante unas charlas en el colegio Serra-Vincios me preguntó: las algas (unicelulares) ¿tienen géneros?

Este Gyrodinium instriatum
no sabría decirte si es chico ó chica

Pues masculino y femenino, no, pero sí tienen reproducción sexual. Por raro que suene, se puede decir que algunas células se «sienten atraídas» y se unen para reproducirse sexualmente, después de una fusión celular. Esas células especiales son gametos.

Los gametos solo tienen una copia del material genético (haploides) y al fusionarse, igual que nuestros espermatozoides y óvulos, forman zigotos (diploides).

En la imagen inferior podemos comparar el tamaño de dos dinoflagelados (Dinophysis tripos y un quiste de Fragilidium) con el óvulo y espermatozoides humanos.

 

El óvulo mide 150 micras de diámetro y los espermatozoides solo 5.
Dinophysis tripos (izquierda) mide 110 micras de longitud.

Los gametos en las algas pueden ser distintos de las células «normales» vegetativas.

En algunos dinoflagelados, por ejemplo, los gametos son más pequeños…Y pueden ser iguales ó de distinto tamaño, como sucede en humanos. Aunque no haya «chicos y chicas», por eso de la atracción se suelen llamar células «positivas» y «negativas» (+/-).
Gymnodinium catenatum

Todavía se desconocen los ciclos de vida completos de numerosas especies, porque las plantas y por extensión las algas, son más complicadas que nosotros en este aspecto…!!

Si tenemos un cultivo originado a partir de una sola célula vegetativa, solo tendremos un tipo de gametos (+) ó (-). Hay especies que aún así pueden tener reproducción sexual (Alexandrium taylori), lo cual no deja de ser curioso…pero muchas otras especies necesitan gametos de signo opuesto (Lingulodinium polyedrum).
Todo esto es una simplificación, ya que en algunos dinoflagelados como Gymnodinium catenatum ó Noctiluca scintillans encontramos cultivos con una u otra estrategia. Aún hay más (como diría Super Ratón): la reproducción sexual en las algas puede incluir más de 2 tipos de gametos (p.ej. en G. catenatum y G. nolleri).
El ciclo de vida típico de un dinoflagelado.

La célula que resulta de la fusión de los gametos (2 y 3) suele ser un quiste de resistencia (4) en el caso de los dinoflagelados. Este quiste, como ya vimos en otra entrada, es inmóvil y cae al sedimento. Al despertar (5) inicia un nuevo ciclo de vida; una célula móvil (1) que luego se divide y da lugar a las células vegetativas normales. Éstas se dividen asexualmente, que es el modo por el cual crecen las poblaciones de fitoplancton. Así que la reproducción sexual es importante ya que puede marcar el inicio y final de las proliferaciones.En el siguiente vídeo podemos ver cómo «danzan» los supuestos gametos del dinoflagelado Fragilidium, más pequeños, alrededor de un quiste.

Colonia y célula individual de Volvox
http://www.botany.hawaii.edu/

Sobre el origen del sexo y los géneros masculino y femenino se han descubierto muchas pistas en las colonias del género Volvox: un organismo microscópico que pertenece al grupo de las algas verdes.

Volvox es muy especial porque marca la transición entre algas unicelulares y multicelulares: forma colonias con células diferenciadas pero también células individuales cuando germinan sus zigotos.

Volvox posee gametos masculinos y femeninos distintos, tal como sucede en humanos…
y su pariente más cercano entre las algas unicelulares es la clorofícea Chlamydomonas reinhardtii.

Nozaki y col. en 2006 descubrieron que los gametos masculinos en Volvox proceden de gametos del tipo negativo en Chlamydomonas, el tipo dominante en esta especie…
Pero es el único caso conocido y puede que sea la excepción !! 

Referencias:

-Butterfield NJ. Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes. Palaeobiology 26: 386-404 (2000).
-Figueroa R. The significance of sexuality and cyst formation in the life-cycles of four marine dinoflagellate species. Tesis doctoral, 154 pp (2005).
-Herron MD, Michod RE. Evolution of complexity in the Volvocine algae: transitions in individuality through Darwin’s eye. Evolution 62: 436-451 (2007).
-Nozaki H, et al. Males evolved from the dominant isogametic mating type. Current Biology 16,24: R1018 (2006).

Bahía fosforescente

Parece un besugo, pero es un pargo
Imagen disponible en http://www.pescasubrj.br

Al suroeste de la isla de Puerto Rico hay un municipio llamado Lajas, en el cual se encuentra el poblado costero de La Parguera. Se llama así por los pargos, abundantes en la pesca de esta región.

Aparte de otros atractivos turísticos que no tengo la suerte de conocer, en La Parguera existe un fenómeno natural espectacular: una bahía fosforescente. Tal cual, ése es su nombre, en inglés «Phosphorescent Bay». Y no es la única en Puerto Rico.

La mala noticia es que la contaminación parece haber reducido la bioluminiscencia de esta bahía, y son otras dos, en Vieques y en Fajardo, las que mejor conservan sus encantos luminosos…de momento.

Bahía Mosquito, en Vieques (Puerto Rico).
Autor: Travis Hlavka.
http://liferoo.com/entry-comment/599/#photo-225

La bioluminiscencia en estas bahías de Puerto Rico es un reclamo turístico ya que la podemos observar a lo largo de todo el año. Viendo estas imágenes ya me tarda en salir el avión…! 

Esta belleza es posible gracias al clima subtropical, los nutrientes de los manglares que rodean la bahía, y el estrecho canal que limita la comunicación con el océano. Los responsables de esta fosforescencia son los dinoflagelados, en concreto Pyrodinium bahamense.
Pyrodinium es un género con una sola especie. Aunque hay 2 variedades, con distribución geográfica separada: en el Atlántico se encuentra Pyrodinium bahamense var. bahamense y en el Pacífico Pyrodinium bahamense var. compressum. Como el propio nombre indica, el Pyrodinium del Pacífico tiene forma «comprimida«, como si lo hubiesen «pisado»…
Imágenes de Microbewiki (compressum), Marine Species Portal (bahamense) y GoogleMaps.

Pero todo cuento de «hadas» tiene su lado oscuro, porque Pyrodinium es un dinoflagelado productor de toxinas paralizantes: saxitoxinas. Es la especie que afecta a más personas por síndrome paralizante, hasta el punto de causar más muertes que ningún otro dinoflagelado en el mundo por dichas toxinas.

Un lindo pez globo….
Por citar uno de los muchos ejemplos tanto en el Sudeste Asiático como Centroamérica: en 1987 en Guatemala, 187 personas fueron hospitalizadas por comer almejas contaminadas y 26 fallecieron. La muerte se produce por parálisis respiratoria entre 2 a 24 hrs después de la intoxicación.
Da miedo, sí.

Hasta hace poco se pensaba que sólo era tóxico el «compressum» del Pacífico, pero en 2002 se descubrió que la variedad «bahamense» del Atlántico tropical, aislada en Florida, también producía saxitoxinas.
Y se supo después de varios casos de intoxicación por causa de comer peces globo…

La laguna bioluminiscente de Vieques.
Autor: Frank Llosa.
http://www.anfrix.com

Pero lo que hay que aclarar es que no pasa absolutamente nada por bañarse en una mancha de Pyrodinium. Sus toxinas, igual que sucede con cualquier otro alga tóxica, tienen que acumularse en la cadena alimentaria a través del pescado ó marisco. Así es como pueden llegar a una concentración peligrosa para las personas.

Si bebemos un poco de Pyrodinium mientras chapoteamos en el agua fosforescente lo único que nos va a sentar mal es la propia agua salada…!!



Referencias:

-Azanza RV, Taylor FJ. Are Pyrodinium blooms in the South East Asian region recurring and spreading? a view at the end of the millennium. Ambio 30:656-664 (2001).
-Biology, epidemiology and management of Pyrodinium red tides. Proceedings of the Management and Training Workshop Bandar Seri Begawan, Brunei Darussalam. Eds. Hallegraeff & McLean (1989).
-Usup G. et al. Biology, ecology and bloom dynamics of the toxic dinoflagellate Pyrodinium bahamense. Harmful Algae 14:301-312 (2012).

Nombres curiosos y la medusa de Frank Zappa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Gyrodinium impudicum.
Autor: Santi Fraga

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

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

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

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

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

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

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

Referencias:

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

 

Bienvenidos a la plastisfera

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Los 5 grandes giros oceánicos.
Imagen disponible en Wikipedia.

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

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

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

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

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

Una película del fotógrafo norteamericano Chris Jordan

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

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

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

 

Referencias:

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

Cuando un hongo encontró a su alga…

 

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

 

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

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

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

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

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

 

Xanthoria sp. creciendo sobre madera
(Nigrán, Pontevedra)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Referencias:

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

Una dedicatoria muy especial

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

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

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

 

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

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

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

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

La luna llena sobre las Islas Cíes (Vigo)

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

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

Ice Age II

Weatherbird II, el barco de la empresa Planktos Inc.
Imagen disponible en http://www.treehugger.com/

A cuenta de la teoría sobre la limitación de la producción del fitoplancton por hierro (ver entrada anterior) surgió la idea de hacer negocio con el supuesto CO2 absorbido por el océano, a pesar de que el protocolo de Kyoto no mencionaba para nada esto de fertilizar el mar igual que una huerta.

El ejemplo más conocido fue el de la empresa Planktos Inc., que llegó a subastar créditos de carbono on-line sobre sus futuros experimentos. En 2006 su buque Weatherbird II ponía rumbo a las Islas Canarias para cargar 100 toneladas de hierro y realizar un experimento a gran escala en el Atlántico. Pero le fue denegado el permiso para entrar en puerto. En 2008 Planktos se declaraba en quiebra ante la dificultad de llevar a cabo sus planes por trabas legales, políticas, etc.

Entre 1993 y 2009 se hicieron 13 experimentos científicos de fertilización con hierro, principalmente en el océano Pacífico y Antártico, como el SOIREE (Southern Ocean Iron Release Experiment, 1999).

 

Los puntos rojos indican la localización de los experimentos
de fertilización del océano realizados en la última década.
Disponible en la web OCEANUS
http://www.whoi.edu/oceanus/index.do
Woods Hole Oceanographic Institution

El resultado fue siempre el mismo: tras echar hierro proliferaba el fitoplancton. En especial las algas de mayor tamaño, como las diatomeas formadoras de cadenas, que son las que más sufren la limitación de nutrientes. En cambio a las algas más pequeñas, ni fú ni fá…!!

Las proliferaciones duran varios días o semanas en el mejor de los casos, pero es difícil medir el transporte real de CO2 hacia el océano profundo.En general, la mayor parte del carbono absorbido por las algas se recicla en la capa superior del océano, así que al final tenemos «lo comido por lo servido«. Y además en algunos casos lo que se consiguió fue que proliferaran diatomeas tóxicas del género Pseudo-nitzschia.

 

Buque científico alemán «Polarstern», que realizó un
controvertido experimento de fertilización
del océano Antártico (LOHAFEX) en enero 2009.

Intentar controlar el cambio climático fertilizando el océano no es realista ó siquiera aconsejable. Según los modelos disponibles, aún fertilizando el Océano Antártico durante 100 años la captura de CO2 no justificaría tal delirio. Por no hablar de la grave alteración en los ciclos biogeoquímicos y el ecosistema marino, donde podrían surgir compuestos con poderoso efecto invernadero, como el óxido nitroso y el metano. De ahí que la voz unánime de los científicos sea la de abandonar esta idea y no desviar más dinero a financiar este tipo de investigación.

Imagen disponible en «The Encyclopedia of Earth»
http://www.eoearth.org/article/Milankovitch_cycles

Pero sí es cierto que la fertilización masiva del océano ha influido en el clima del planeta en escalas geológicas recientes…

Como demuestra un artículo publicado en Nature en 2011 (Martínez-García y col.) que relaciona el aporte masivo de hierro al Océano Antártico con la intensificación de las glaciaciones en el Pleistoceno.

Pero las causas iniciales de las glaciaciones y épocas cálidas del planeta parecen ser cambios en la órbita terrestre: los Ciclos de Milankovitch. Las épocas frías producen sequías en el planeta, aumentan el aporte de polvo y arena desde los continentes y desiertos…y esto es lo que fertilizaría los océanos de forma natural, a una escala impensable para el hombre !

La pandilla de «Ice Age»

Estas glaciaciones sucedieron varias veces en el último millón de años, durante el Pleistoceno. La serie de películas «Ice Age» recrea este período, ya que aparecen animales como el mamut, los «dientes de sable»…y los primeros humanos !!

En vez de fertilizar el océano, hay otras formas de ayudar a que el Océano Antártico capture más CO2 , por ejemplo protegiendo a los cachalotes.

Cachalote (Physeter macrocephalus).
Autor: Brian J. Skerry
Imagen disponible en la web de National Geographic
Sí, porque las defecaciones líquidas de los cachalotes tienen mucho hierro, y al alimentarse en aguas profundas y «soltarse el vientre», estimulan la productividad del fitoplancton. Se calcula que los 12.000 cachalotes que pueblan los mares de la Antártida favorecen la captura de 200.000 toneladas de CO2 cada año !

Así que los cachalotes son verdaderos «créditos de carbono». Un ejemplo más de que preservar la biodiversidad no es un mero capricho, sino que tiene mucho que ver con proteger la salud de nuestro planeta…!!!

Referencias:

-Intergovernmental Oceanographic Commision. Ocean fertilization: a scientific summary for policymakers. UNESCO (2011). Disponible en http://unesdoc.unesco.org/images/0019/001906/190674e.pdf
-Lavery TJ et al. Iron defecation by sperm whales stimulates carbon export in the Southern Ocean. Proc. R. Soc. B 277:3527-3531 (2010).
-Martínez-Garcia A et al. Southern Ocean-dust climate coupling over the past four million years. Nature 476:312-315 (2011).
-Strong A, Chisholm S, Miller C, Cullen J. Ocean fertilization: time to move on. Nature 461: 347-348 (2009).
-Trick CG et al. Iron enrichment stimulates toxic diatom production in high-nitrate, low-chlorophyll areas.  PNAS 107: 5887-5892 (2010).

 

Ice Age I

A estas alturas todos sabemos que el CO2 aumenta desde la revolución industrial del s.XIX, y que su efecto invernadero es el principal sospechoso de la subida global de la temperatura. Por contra las plantas terrestres y el fitoplancton «limpian el aire» al consumir CO2 en la fotosíntesis y liberar oxígeno.

Imagen disponible en http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
Esta es la famosa gráfica con la medición del CO2 desde el Mauna Loa (Hawaii, iniciada por David Keeling en 1958), hasta abril 2012. En ella vemos la respiración del planeta. Las oscilaciones del trazo rojo muestran la variación de la fotosíntesis según las estaciones del año.

 

John H. Martin (1935-93)

 

El oceanógrafo John Martin saltó a los medios de comunicación en 1988 gracias a su publicación en Nature sobre la «hipótesis del hierro«. Su frase más famosa fue: «give me half a tanker of iron and I will give you another ice age» (dadme medio buque-cisterna con hierro y yo os daré otra glaciación). Esta teoría era muy «golosa» ya que sugería que la fertilización del océano con hierro podría servir para luchar contra el calentamiento global.

 

La ardilla más famosa del mundo…

Así pues, en los periodos de mayor crecimiento del fitoplancton, habría mayor consumo de CO2 y enfriamiento global, provocando incluso períodos glaciales…y viceversa.

¿Y qué pinta el hierro en todo esto? El hierro en el mar es un metal escaso, pero esencial para la fotosíntesis y el crecimiento de las algas, ya que actúa como cofactor de enzimas para asimilar nitrógeno, etc…en resumen: sin hierro no hay fitoplancton.

 

Polvo sahariano sobre las Islas Canarias.
Imagen disponible en la web Earth Observatory (NASA)
¿Y de dónde procede el hierro del mar? De aportes terrestres, a partir de los sedimentos, fuentes hidrotermales, volcanes, incluso icebergs…y uno de los mayores aportes de hierro procede del polvo en suspensión desde los desiertos.

El misterio a resolver en la época de John Martin era el siguiente…

En los océanos existen regiones con muchos nutrientes, como el océano Antártico ó el Pacífico NE subártico, pero el fitoplancton nunca prolifera a pesar de tener luz y nutrientes de sobra. Estas zonas se conocen como HNLC (del inglés High Nutrient Low Chlorophyll).

Mapa de clorofila (marzo 2012) disponible en la web
Earth Observatory (NASA)

Martin propuso que el crecimiento del fitoplancton estaba limitado por la escasez de hierro. Y añadiendo más hierro al mar en esas regiones estimularíamos el crecimiento del fitoplancton, así de simple.

Para validar su teoría de forma definitiva era necesario hacer un experimento a gran escala en océano abierto, ya que hasta entonces solo tenía evidencias indirectas y fertilización de volúmenes pequeños en botellas de plástico.

Islas Galápagos.
Imagen disponible (una vez más)
en la web «Earth Observatory» de la NASA.

Martin planeó ese gran experimento para 1993, cerca de las Islas Galápagos, en el Pacífico.

Pero falleció durante ese mismo año, sin llegar a comprobar el éxito de su experimento y la confirmación total de su teoría. Se abrieron expectativas de todo tipo ante la posibilidad de poder fertilizar el océano, controlar el calentamiento global y jubilar a David Keeling…!!

Pero lo que sucedió después lo veremos en la siguiente entrada…

Referencias:

-Martin JH, Fitzwater SE. Iron deficiency limits phytoplankton growth in the north-east Pacific subarctic. Nature 331: 341-343 (1988)
-The iron hypothesis. http://www.palomar.edu/oceanography/iron.htm