Una razón para dejar el paraíso

El planeta prohibido
(Fred M. Wilcox, 1956)
Uno de sus protagonistas
era Leslie Nielsen.
Es una historia que se repite en el cine: los protagonistas descubren un lugar maravilloso, un jardín del Edén. Pero aquel paraíso esconde un terrible secreto y se convierte en la peor de sus pesadillas…un ejemplo clásico sería «Forbidden Planet».
…Otro más actual sería la isla flotante de «Life of Pi» que me viene de perlas para hablar del paraíso de hoy: la Polinesia.
La isla flotante de «Life of Pi» (Ang Lee, 2012).
La película más «bioluminiscente» de la historia del cine.
Fuente: nature.desktopnexus.com
La Polinesia son cerca de mil islas en el Pacífico «desparramadas» en un gigantesco triángulo cuyos vértices están en Hawaii (EEUU), Nueva Zelanda y la isla de Pascua (Chile). Luego les pongo unas fotos ahora que estamos todas y todos pensando en las vacaciones…ejem.

 

Areas culturales del Pacífico.
Autor: Kahuroa. Fuente: Wikimedia commons

Sus habitantes, los polinesios, llegaron del sureste asiático y la Melanesia. Colonizaron las islas occidentales hace unos 3.000 años y desde allí fueron extendiéndose gracias a su dominio de la navegación, al resto de la Polinesia.

Entre los años 1.000-1.450 la red de navegación e intercambios culturales fue muy intensa y en esa época los polinesios se desplazaron desde la islas de la Polinesia francesa (centro-este) hacia los «vértices del triángulo» (N. Zelanda, Hawaii e Isla de Pascua) en oleadas migratorias masivas.

¿Pero qué fue lo que empujó a aquellas gentes a lanzarse al mar rumbo a lo desconocido? ¿dejar sus islas así sin más? cuesta creer que no tuviesen un buen motivo…

 

Una playa de Rarotonga (Islas Cook)
a la que no me importaría ir este verano…!!
Fuente: http://www.awesomeislands.com/2011/07/rarotonga.html

 

Los polinesios conocían muy bien el arte de la pesca tanto pelágica como en los arrecifes y su dieta básica era el pescado una vez escaseaban los recursos terrestres, limitados por fuerza.
Pero los peces de aquel paraíso ocultaban un terrible secreto: la ciguatera.
La ciguatera es endémica en Polinesia, una enfermedad que afecta anualmente en todo el mundo a 25.000-500.000 personas por el consumo de peces ciguatos, que acumulan las toxinas producidas por dinoflagelados del género Gambierdiscus.
Dibujo original de Gambierdiscus toxicus (vista ventral)
en Adachi & Fukuyo (1979).

Las toxinas llegan a los peces por vía alimentaria. Las especies que viven en los arrecifes coralinos ingieren «de paso» al dinoflagelado porque los sustratos duros en los que se alimentan y las macroalgas son el hábitat de Gambierdiscus.

Los peces «ciguatos» son variados: pez ballesta, meros, barracudas y sobre todo un gran carnívoro como es la morena…

Morena gigante. Autor: Jan Messersmith
http://www.messersmith.name/wordpress/tag/moray-eel/

La ciguatera produce trastornos neurológicos, gastrointestinales, e incluso parálisis y muerte.
Además, quienes la sufren una vez quedan sensibilizados y las recaídas son aún peores…!!

El nombre de Gambierdiscus procede de las islas Gambier, en la Polinesia francesa, donde fue descrita la primera especie Gambierdiscus toxicus (Adachi & Fukuyo 1979), aislada por el profesor japonés T. Yasumoto en 1975.
A la vista de todo esto, Teina Rongo y col. propusieron en 2009 una nueva hipótesis para los viajes polinesios: escapaban de la ciguatera. Y para ello se basan en 1) la historia reciente de la región, 2) datos climáticos y 3) restos arqueológicos…vayamos por partes.

1) La historia reciente…

El «hilo de Ariadna» para Rongo y sus colaboradores. En los años 90′ el 18% de los habitantes en las Islas Cook del sur emigraron a Nueva Zelanda y Australia debido a la ciguatera. Rarotonga es su isla principal y el 71% de sus habitantes ya no comen pescado. Ni poco ni mucho, ni verlo…

Rarotonga
Fuente: http://www.aroapalms.com/

A mediados de los 80′ se comenzaron  a registrar intoxicaciones por ciguatera y llegaron a afectar a 17 de cada 1000 personas (récord mundial) en Rarotonga entre 1993-2006.

El poco pescado disponible se encareció tanto que obligó a la importación masiva de alimentos industriales. El aumento del coste de la vida llevó a emigrar a muchas familias con pocos recursos y que se alimentaban antes de pescado local. Y dicho sea de paso, la salud de la población ya no fue la misma después del cambio en los hábitos alimenticios…

2) Datos climáticos:

Durante la época de las migraciones polinesias, los datos paleoclimáticos indican que el clima del Pacífico estuvo dominado por el fenómeno de «La Niña» y una anomalía PDO (Pacific Decadal Oscillation) negativa. La PDO es algo así como dos patrones de circulación en el Pacífico con anomalías de temperatura positivas y negativas en el océano. Un fenómeno de algún modo similar (y relacionado) con el ENSO, pero que oscila cada 3 décadas en lugar de cada pocos años…

Anomalía PDO en el s.XX. Azul: negativa. Rojo: positiva.
Fuente: web cses.washington.edu (Climate Impacts Group)

Cuando la PDO es negativa, las islas Cook del norte y la Polinesia francesa tienen aguas más cálidas, favorables para el desarrollo de Gambierdiscus.

Con PDO positiva las aguas cálidas se desplazan a las islas Cook del sur (Rarotonga). Los datos de PDO en los últimos 70 años y los casos de ciguatera en las islas del norte y del sur parecen coincidir con esto: a mediados de los 80′ la PDO cambió de negativa a positiva justo cuando la «explosión» de ciguatera en Rarotonga…

Así que Rongo y col. sugieren que el periodo prolongado de PDO negativa pudo disparar la ciguatera en la Polinesia francesa y obligar a sus habitantes a emigrar a otros territorios con aguas más frías, como los de Nueva Zelanda ó Rapa Nui…

Ahora tocaría hablar de 3) restos arqueológicos…pero me voy a liar con otros asuntillos como los remedios polinesios contra la ciguatera, etc…y esto merece una segunda parte !

Reproducción de la Kon Tiki (a la izquierda)
en el parque de la península de la Madalena
(Santander, España)

Así que hoy terminaré con una historia, la del explorador noruego Thor Heyerdahl que quiso demostrar una conexión entre los pueblos de Surámerica y la Polinesia en épocas prehistóricas. Para ello construyó una balsa primitiva, el Kon-Tiki, con la que probar que el viaje era factible.

En 1947 la Kon-Tiki recorrió 8.000 km en 101 días para llegar desde Callao (Perú) a las islas Raroia. Años después se han encontrado objetos y símbolos en Perú que únicamente se conocen en otra parte del mundo: Rapa Nui, la isla de Pascua.
Puede que Heyerdahl no estuviera tan desencaminado, aunque un científico dijo de él tras su hazaña viajera: «…no ha probado nada más allá de lo que ya sabíamos, que los noruegos son buenos marineros…»

 

Referencias:

-Adachi R. & Fukuyo Y. The thecal structure of a marine toxic dinoflagellate Gambierdiscus toxicus gen. et sp. nov collected in a ciguatera-endemic area. Bull. Jap. Soc. Sci. Fis. 45: 67-71 (1979).
-Rongo T. y col. Did ciguatera prompt the late Holocene Polynesian voyages of discovery? J. Biogeogr. 36: 1423-1432 (2009).
-Norwegian maritime explorers and expeditioners over the past thousand years. Index Publishing AS, 175 pp. (1999).

Prohibido comer murciélagos

Los Grandes Lagos. Autor: SEAWIFS project, NASA.
Fuente: Wikimedia commons
Los Grandes Lagos están situados en la frontera de Canadá y EEUU.
Sus aguas se comunican por un sistema fluvial que desemboca en la costa este, en Canadá.
El lago Erie es uno de los cinco Grandes Lagos, concretamente el nº4. Sus aguas vierten al río Niágara cuyas famosas cataratas están a medio camino del lago Ontario. Tras el Ontario llegamos al río San Lorenzo, con el estuario más grande del mundo…

 

Pues bien. Entre julio y octubre de 2011 sucedió en el Erie una proliferación masiva de cianobacterias tóxicas: Microcystis aeruginosa. No era la primera vez que proliferaban pero marcaron un récord de abundancia y duración en el tiempo…el triple que en años anteriores (Michalak y col., PNAS 2013).
El «bloom» de Microcystis en el Erie
visto por el satéltite Landsat-5. 9 octubre 2011.
Fuente: Earth Observatory (NASA).

El «caldo de cultivo» para esta proliferación fue la acumulación de nutrientes procedentes de tierras cultivadas y los factores climáticos favorables: invierno con grandes nevadas y fuertes lluvias que arrastraron la contaminación, más un largo y cálido verano de aguas tranquilas.

Es la «eutrofización» artificial: un aporte de nutrientes antropogénicos que «abona» el crecimiento de algas, favorecidas por un entorno restringido como lagos y embalses.
Pero hay más…se cree que los mejillones cebra que invaden también el Erie juegan a favor de Microcystis. Su intensa actividad filtradora contribuye a que las aguas del lago sean más transparentes y se alimentan de fitoplancton, pero evitan filtrar a Microcystis

Michalak y col. concluyen que las circunstancias ambientales del lago Erie agravarán el problema de Microcystis aeruginosa en el futuro, a no ser que alguien tome (costosas) medidas para evitarlo…

Cuál es el problema con Microcystis? que las cianobacterias son la mayor «fábrica» de toxinas en agua dulce, igual que los dinoflagelados en el mar. Microcystis aeruginosa produce microcistinas, unas sustancias hepatotóxicas que pueden causar daños graves en el hígado: son responsables de la muerte de ganado (también de perros nadando…) y fauna silvestre en embalses y ríos contaminados por esta cianobacteria «all over the world».

Pero existen otros muchos géneros de cianobacterias que producen distintas neurotoxinas y hepatotoxinas: saxitoxinas en Aphanizomenon (igual que algunos dinoflagelados), anatoxinas en Anabaena, y cilindroespermopsinas en Cylindrospermopsis. Algunas de ellas poseen varias clases de toxinas y en el mar tenemos a Nodularia que sintetiza nodularina (hepatotóxica).

A: Anabaena spherica. B: Nodularia spumigena.
C: Aphanizomenon flosaquae. D: Microcystis aeruginosa.
E: Cylindrospermopsis raciborskii. Fuente: A-C, Wikimedia commons,
D-E, http://cianobacterias.tripod.com/imagenes.htm

El problema de las cianobacterias no es solo su posible toxicidad, afectan al ecosistema acuático de muchas maneras: olor pestilente, consumo de oxígeno y aguas anóxicas cuando sedimentan y se pudren, llegando a causar la muerte de peces…

Un ejemplo en Galicia lo tenemos en el embalse das Cunchas, en Ourense, contaminado también por Microcystis aeruginosa.

Y al igual que en el Erie, en 2011 sufrió una proliferación masiva de Microcystis que inutilizó las aguas para cualquier uso.

 

En el caso «das Cunchas», el motivo es la contaminación por purines de las granjas en el río Limia unida a los calores veraniegos.
Se da la circunstancia especial de que el embalse das Cunchas conserva en sus orillas los restos de un campamento romano «Aqvis Querquennis» además de surgencias termales de uso público. Estas imágenes del embalse y la zona termal pertenecen al año 2010, cuando tuve la suerte de descubrir este lugar…

 

Hoy en día el uso del embalse está prohibido y las surgencias termales están inundadas todo el año. Es una pena: un entorno de gran interés cultural y de recreo que no podemos disfrutar por la contaminación.

La lenta reacción de las autoridades y el coste económico de las medidas ambientales no ayudan a paliar el problema de ésta y otras zonas afectadas por cianobacterias.

Pero existe una Directiva Marco del Agua europea que «deberíamos» cumplir y un dictamen de mayo pasado del tribunal de justicia europeo anuncia que España incumple sus obligaciones en este asunto. En las próximas semanas saldrá una sentencia definitiva de la UE que podría acarrear una grave multa económica si España no pone medios para mejorar la salud ambiental de sus cuencas hidrográficas (El Mundo, 30/5/2013).

Por dar un ejemplo, Francia ha sido condenada en abril de 2013 a pagar 7 millones de euros al departamento bretón de «Côtes d’Armor» por los gastos provocados en la limpieza y tratamiento de toneladas de algas verdes que invaden la costa cada año, por los vertidos descontrolados de fertilizantes agrícolas (http://www.lemonde.fr/planete/article/2013/04/15/algues-vertes-l-etat-condamne-a-payer-7-millions-d-euros-aux-cotes-d-armor_3160231_3244.html).

Y para terminar…una historia curiosa de ésas que nos encantan en este blog.

Cyca circinalis (falsa palma del Sagú)
donde fue aislado el BMAA.
Fuente: Wikimedia commons.
Autor: Tato Grosso.
Bastantes cianobacterias, además de las toxinas que citaba antes, producen un aminoácido neurotóxico (BMAA) cuyo nombre completo les ahorraré. El BMAA fue aislado en 1967 en cicadáceas de la isla de Guam. Las cicadáceas son plantas primitivas parecidas a palmeras, nativas de Asia, Africa y Oceanía. Tienen cianobacterias simbiontes en sus raíces que producen BMAA.
Las cianobacterias son muy beneficiosas para las plantas ya que pueden fijar nitrógeno aportando nutrientes a su huésped…que se lo pregunten a los manglares, por ejemplo.

Pues bien, a finales de los años 90′ el botánico Paul Alan Cox visitó la isla de Guam (en las Marianas, océano Pacífico) buscando sustancias anti-cancerígenas en sus bosques. Allí entró en contacto con la comunidad indígena de los «chamorros», conocida tiempo atrás por sufrir una enfermedad neurodegenerativa mortal: complejo parkinson-demencia-esclerosis lateral amiotrófica. Tenían la costumbre de comer tortillas de semillas de cicadáceas, pero los chamorros las machacaban y lavaban con agua para eliminar las toxinas…de hecho daban a beber el agua a sus gallinas y si éstas sobrevivían, entonces cocinaban las tortillas.

Pero los chamorros consumían también carne de murciélagos frugívoros y éstos a su vez comen semillas de cicadáceas concentrando enormes cantidades de BMAA en su cuerpo. Los murciélagos se comen cocidos en crema de coco, con cabeza y alas…!!

Pteropus mariannus, conocido
como «zorro volador», uno de los
murciélagos que cocinaban
los chamorros…

El equipo de Paul A. Cox sugirió que el BMAA era la causa de la grave enfermedad de los chamorros, pero no fue hasta 2002 cuando una colega suya, Sandra Banak de la California State University, le llamó (a las 2 de la madrugada !!) para confirmarle que la carne de los murciélagos de Guam contenía 10.000 veces más BMAA que las cianobacterias, 3 veces más que las cicadáceas…un ejemplo de biomagnificación de toxinas en la cadena trófica, causa de la grave enfermedad entre los indígenas.

Esta historia que parece exótica y anecdótica, ha alimentado la investigación sobre BMAA en la última década con resultados sorprendentes y a la vez inquietantes. No me extenderé más y les remito si están interesados al documento «The emerging Science of BMAA» (2012), disponible en la web.

Pero volviendo a los lagos de norteamérica, un estudio epidemiológico en New Hampshire (EEUU) reveló que la población alrededor del lago Mascoma (donde abundan las proliferaciones de cianobacterias) tenía un riesgo 25 veces mayor a la media de sufrir esclerosis lateral amiotrófica…

P.A. Cox y sus colaboradores no bromean al respecto «we encourage water managers to take a closer look to cyanobacterial blooms«…pues que así sea…!!

 

Referencias:

-De Hoyos Alonso C. y col. Problemas de las cianobacterias en aguas de recreo y aguas de consumo. Ingeniería Civil 151: 63-69 (2008)
-Holtcamp W. The emerging science of BMAA. Environmental Health Perspectives 120, 3: 110-116 (2012). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3295368/pdf/ehp.120-a110.pdf
-Michalak AM y col. Record setting algal bloom in lake Erie caused by agricultural and meteorological trends consistent with expected future conditions. PNAS doi 10/10.703/pnas.1216006110 (2013).

Criaturas fantásticas (II)

Ilustración de 20.000 leguas de viaje submarino.
Neuville y Riou (1870)

Continuamos nuestro viaje en el submarino que Verne nos regaló cuando éramos niños. En él iremos a Canarias, Asturias y finalmente al océano Pacífico…

En octubre de 2005 apareció el cadáver de un Architeuthis en Tenerife y fue llevado al centro oceanográfico (IEO) de Canarias. El animal estaba un poco «hecho cisco» pero las imágenes son impactantes.

Lo recuerdo muy bien porque fue la única vez que he visto a uno, más ó menos fresco…!

Autor imagen superior: Pedro Pascual Alayón (C.O. de Canarias).
Imagen siguiente: mismamente yo.

Architeuthis acumula cloruro amónico en su cuerpo. Esto le descarta como ingrediente de la paella pero le proporciona flotabilidad neutra (para suspenderse dentro del agua).

Sus depredadores son cetáceos como los cachalotes que suelen lucir «marcas de guerra» en forma de ventosas cerca de la boca…

Detalle del pico del Architeutis de Tenerife (2005). Autor: Pedro Pascual Alayón (C.O. de Tenerife)

 

Architeuthiscalamar antiguo» ó «primigenio«) es el género de calamares gigantes de mayor tamaño y más conocido por el público general. Se trata del organismo marino con mayor tasa de crecimiento y se piensa que su ciclo de vida varía entre 1 a 6 años. Sus apariciones son contadas: los registros históricos de Architeuthis en todo el mundo eran aprox. 500 hasta el año 2006. Suelen encontrarse muertos (ó moribundos en ocasiones excepcionales) en latitudes medias, nunca en zonas polares y raramente en las tropicales.
Un «peludin…»
Copyright: CEPESMA
Disponible en http://www.asturnatura.com/especie/architeuthis-dux.html
A nivel mundial hay dos lugares «mágicos» donde suelen aparecer con mayor frecuencia. Se van a quedar patidifusos: Nueza Zelanda y Asturias.
Las razones que explican la presencia de poblaciones estables en Asturias son probablemente los cañones submarinos entre Avilés y Llanes y una abundante comida (bacaladillas).
Para que se hagan una idea, en Asturias los Architeuthis son tan «de la tierra» que reciben el nombre popular de «peludines«, porque pierden la piel fácilmente y dejan su carne pálida al descubierto.
La costa Jurásica asturiana.
http://www.ruralia.com/lugares-interesantes/costa-jurasica-de-asturias–un-rastro-de-huellas.php?id=27

Curiosamente, la franja de costa donde aparece Architeuthis coincide con la Costa Jurásica de Asturias. Allí se acumulan una gran cantidad de restos fósiles y huellas de dinosaurios de este período geológico que han hecho posible la creación del MUJA (Museo Jurásico de Asturias: http://www.museojurasicoasturias.com/) en Colunga.

Quizás no sea casualidad. No se sabe cuando surgieron los calamares gigantes pero Architeuthis ó sus antecesores directos son probablemente seres del Jurásico: lo más parecido a «dinosaurios marinos» que haya llegado hasta nuestros días…

Dejamos Asturias y ponemos rumbo a nuestro último destino en el océano Pacífico…
A los amantes de la historia les sonará la isla de Iwo Jima, escenario de una batalla crucial de la II Guerra Mundial, a la que Clint Eastwood dedicó dos películas, una para cada ejército.
Iwo Jima forma parte del archipiélago Ogasawara, a unos 1000 km al sur de Tokio. Y a estas islas volcánicas nos dirijimos, concretamente a la de Chichi Jima. Porque allí se grabó por primera vez a un Architeuthis vivo el año pasado, entre 600 y 900 metros de profundidad. Las imágenes son de una rara belleza y forman parte del documental «Monster squid: the giant is real» del canal Discovery, estrenado en enero de 2013…

¿Cuántas especies de Architeuthis existen?
Pues a pesar de que haya nombres para 21 especies, las descripciones son a menudo incompletas y poco fiables. Las dudas se han mantenido hasta este mismo año cuando Winkelmann y col. (2013) demostraron que existe una sola especie, Architeuthis dux, en base al genoma mitocondrial de unos 40 Architeuthis de todo el mundo (Japón, España, EEUU, N. Zelanda, etc…).

El naturalista danés
J.J. Steenstrup, que describió
Architeuthis dux en 1857.
Autor: C. Bickel (Wikimedia commons)

Más sorprendente aún: todos los Architeuthis pertenecen a una misma población…! y esto a pesar de su distribución global y de que los adultos ocupan zonas geográficas restringidas.

Winkelmann y col. dejan el misterio por resolver pero sugieren una expansión reciente de Architeuthis a partir de una población pequeña…ó que las paralarvas se dispersen por todo el mundo gracias a la «cinta transportadora oceánica»…ó que haya ocurrido un «barrido genético» por algún hecho desconocido…

¿Y cuál es la relación de estas criaturas fantásticas con las algas? veamos, las algas son protistas (células eucariotas). Los protistas pueden ser fotosintéticos, heterótrofos, ó ambas cosas a la vez…

Pues bien: existe un protista con aspecto de quiste de dinoflagelado que parasita las branquias de muchos cefalópodos, incluidos el calamar gigante Onykia robusta ó el pulpo «vampiro» (Vampyroteuthis infernalis), también de aguas profundas.

Onykia robusta (y un buceador). Autor: H. Kubota (1993)
Disponible en : http://en.wikipedia.org/wiki/Onykia_robusta

 

Hay que aclarar que a pesar de su nombre Vampyroteuthis es detritívoro y no le chupa la sangre a nadie…!!
Ilustración de Vampyroteuthis infernalis.
Autor: Carl Chun (1903), disponible en Wikimedia commons

A lo que ibamos… el protista misterioso (y posible dinoflagelado) se llama Hochbergia moroteuthensis.

Dada la larga lista de cefalópodos en los que se han encontrado, no sería nada raro que estos extraños parásitos «convivan» también en Taningia ó Architeuthis.

El tamaño de Hochbergia es también gigante a escala celular: miden entre 1 y 1.6 milímetros…
10 a 100 veces mayor que un dinoflagelado de vida libre…!!

Hochbergia moroteuthensis. Imágenes de McLean y col. (1987).
Hochbergia es de color dorado, posee numerosos tricocistos y unas placas triangulares que protegen la célula salvo en la zona donde se fijan al huésped. La naturaleza de Hochbergia no ha sido confirmada hasta donde yo he podido averiguar.
Sus descubridores en 1987 sugirieron que por su aspecto podría ser un dinoflagelado.
Pero faltan las pruebas genéticas, los estudios moleculares no eran todavía tan comunes.

Que Hochbergia sea un dinoflagelado no es nada descabellado porque existen numerosos dinoflagelados parásitos en toda clase de organismos marinos: peces, zooplancton, crustáceos, etc…

Jules Verne y su calamar gigante
en el puerto de Vigo…

Fin del viaje? todavía no…

…no sin recordar otra novela de Jules Verne: «La isla misteriosa».
Porque en ella descubrimos que el refugio del Nautilus estaba en una isla volcánica del Pacífico (igual que las Ogasawara)…y ése fue también su último destino….!!

Referencias:
-McLean N. y col. Giant protistan parasites in the gills of cephalopods (Mollusca). Dis. Aquat. Org. 3:119-125 (1987).
-Shinn GL & McLean N. Hochbergia moroteuthensis gen. et sp. nov., a giant protistan parasite from the giant squid Moroteuthis robusta (Mollusca: Cephalopoda). Dis. Aquat. Org. 6:197-200 (1989).
-Winkelmann I. y col. Mitochondrial genome diversity and population structure of the giant squid Architeuthis: genetics shed new light on one of the most enigmatic marine species. Proc. Royeal Soc. B 280, 20130273 (2013).
-Enigmas de la ciencia: el calamar gigante. Guerra Sierra A. Ed. Promarex, 313 pp (2006).

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.

La primavera del mar

 

«Spring is coming». Parque Camilo José Cela (Vigo)

 

Se comenta que el 20 de marzo llegó la primavera al hemisferio norte.

En tierra es fácil saberlo: llegan los brotes verdes, las primeras flores, los pajarillos cantan.
Y en el mar? pues aunque todo parezca igual…va a ser que no.
La proliferación de primavera
del fitoplancton
http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS/TEACHERS/sanctuary_6.html

En primavera ocurre una «explosión» de fitoplancton, un auténtico «prado» de algas se extiende desde latitudes medias, tal como muestra la clorofila leída por el satélite SEAWIFS.

Esta explosión es muy intensa en el Atlántico norte: en la animación siguiente vemos como surge cada año en esta región la enorme «marea verde»…

La proliferación de algas en primavera es (ya lo decía Rocío Jurado), «como una ola» que avanza desde latitudes medias hacia el polo norte a una velocidad de 20 km al día, cubriendo una distancia de 2.000 km.

Y ustedes, queridos lectores, dirán: muy bonito todo pero son imágenes coloreadas. Sí, pero el fitoplancton cambia (y mucho) el color del mar: desde el añil oscuro de los «desiertos oceánicos» se pasa al verde-aguamarina turbio por la densidad de células, como se aprecia en esta imagen en la costa de Newfoundland (Canadá).
Disponible en la web Earth Observatory de la NASA: http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=45172
La imagen pertenece al satélite TERRA: color natural gracias al espectroradiómetro MODIS.

A pesar de que la proliferación de primavera es un fenómeno estudiado desde hace décadas, las razones que la explican siguen bajo discusión. La hipótesis general más aceptada la planteó en 1953 el noruego Harald Sverdrup con su teoría de la «profundidad crítica». Vamos a explicarla con este dibujo.

Adaptado (y mucho) de Sverdrup, 1953.
La capa superior del océano es turbulenta y su profundidad (5-300 m) varía según el viento, las mareas en zonas costeras, etc. El fitoplancton necesita luz y nutrientes para crecer. En invierno hay menos luz y más turbulencia: las algas se diluyen en la capa de mezcla profunda y oscura.
En la profundidad de compensación se igualan las tasas de fotosíntesis y respiración. Bajo ella la fotosíntesis sigue disminuyendo con la profundidad (suponemos respiración constante), hasta llegar a una profundidad donde se iguala el área amarilla (respiración total) con el área blanca (fotosíntesis): ahí está la profundidad crítica.
Sverdrup propuso que la proliferación de primavera sucede cuando la capa de mezcla es menor a la profundidad crítica.
El aumento de calor y la lluvia estabilizan la capa superior, las células se concentran en ella y la luz + los nutrientes hacen el resto…

La proliferación de primavera en Hokkaido (Japón).
27 de Marzo 2013 (Satélite Aqua)
Disponible en la web Earth Observatory (NASA)

La teoría de la profundidad crítica fue un «hito» en ecología marina, una gran idea que ha estimulado el conocimiento y nuevas hipótesis y ciencia a su alrededor. Pero como siempre, el tiempo obliga a revisar, actualizar y a veces abandonar las teorías.

Esto ha sucedido con la profundidad crítica según Behrenfeld (2010) y «abandoning Sverdrup’s critical depth hypothesis on phytoplankton blooms». La clave es distinguir entre las causas y las correlaciones, como en el chiste de la Coca-Cola.
Los cambios de la primavera coinciden con la proliferación del fitoplancton, pero esto no quiere decir que las algas no «despierten» antes…

Según Behrenfeld la proliferación comienza en invierno cuando la capa de mezcla es mayor. Ello permite que las algas accedan a los nutrientes profundos: las algas, aunque dispersas, crecen al máximo. Después la primavera reduce la capa de mezcla y concentra las células en la capa superior…

Pero mi colega Lourdes Velo-Suárez me comenta en primicia que Mahadevan y col. (Science, 2012) dan un nuevo giro (nunca mejor dicho) a las hipótesis sobre el tema primaveral
Agárrense que vienen curvas !!

Eddies en el mar de Weddell (Antártida).
Fuente: NASA. Disponible en Wikimedia commons.

Ellos dicen que la estabilización del mar no se debe al calor primaveral sino a los «eddies«.

Los eddies son giros oceánicos de 1-200 km de diámetro debidos al efecto del viento y la rotación de la Tierra sobre las corrientes. Sin entrar en más detalles, el giro de un eddy puede desplazar agua más ligera hacia la superficie y estabilizar la capa de mezcla en su interior.

Según Mahadevan estos eddies inician la estratificación y proliferación de algas de forma aislada, son los «oasis» que surgen en el invierno para el fitoplancton. Y luego el calor primaveral pone la puntilla y extiende la estratificación «como una ola«…

Este trabajo está apoyado por un magnífico video del WHOI.
…Con él les dejo hasta la próxima entrada…!!

Agradecimientos
-A Lourdes Velo-Suárez, la «fuente secreta» del WHOI, por enviarme el artículo de Mahadevan que inspiró esta entrada.
Referencias:
-Behrenfeld M. Abandoning Sverdrup’s critical depth hypothesis on phytoplankton blooms. Ecology 91:977-989 (2010).
-Mahadevan A. y col. Eddy-driven stratification initiates North Atlantic spring phytoplankton blooms. Science 337: 54-58 (2012).
-Sverdrup H. On conditions for the vernal blooming of phytoplankton.J. Cons. Cons. Int. Explor. Mer. 18:287-295 (1953).

La hierba que se come a la vaca…

Estampa familiar vacuna
cerca de Cangas del Narcea
(Asturias, España)

Las algas microscópicas son la base del ecosistema marino y en este aspecto cumplen la misma función que la hierba para estas vacas…Del fitoplancton depende la supervivencia de una cadena alimentaria que abarca desde el plancton animal (zooplancton) hasta la ballena azul.

Prueba de ello son los acuarios permanentes en los que unas gambas sobreviven varios años en un recipiente sellado con bacterias y algas como único sustento.

Las gambas de la Ecosfera (Ecosphere)
http://www.inhabitots.com/ecospheres-eco-education-in-a-bottle/

 

En el agua de mar también podemos ver unas «gambas» microscópicas que saltan sin ton ni son…

Esos animalillos son copépodos, los habitantes más numerosos del zooplancton.
Miden entre 0.1-5 mm, aunque hay algunos parásitos de peces que alcanzan 32 cms !!

En este video vemos una muestra llena de copépodos procedente de un arrastre de red.
Ellos mismos serán protagonistas de un «mini-experimento» al final de esta entrada…

Muestra recogida el 27 de marzo de 2013.
Estación 14B, ría de Vigo (proyecto Radiales, IEO Vigo)
Fíjense si serán importantes los copépodos que incluso uno de ellos es amigo de Bob Esponja. Su nombre es «Plancton» y está muy bien hecho porque los copépodos tienen un solo ojo: el ojo medio naupliar. Por algo el creador de Bob Esponja (Stephen Hillenburg) es biólogo marino además de dibujante…
De izquierda a derecha y de arriba abajo: Pseudocalanus elongatus, Euterpina acutifrons, Agetus typicus, Oithona nana, Sheldon J. Plankton (Plancton), Acartia clausii y Oncaea media con huevos.
Las imágenes proceden de muestras de la ría de Vigo (proyecto Radiales).
Autora: Ana Miranda (IEO de Vigo).

 

Copépodos y gambas se parecen porque son crustáceos. Pueden ser herbívoros, omnívoros ó carnívoros, y aunque su dieta básica suele ser el fitoplancton también pueden capturar bacterias y zooplancton.

Sus largas antenas les sirven de «paracaídas» y sensores para detectar las algas y con sus apéndices anteriores forman un flujo de agua para llevarse el alimento a la «boca».

Karlodinium veneficum (VGO 1111).
Imagen aumentada 400 veces.

Vamos a dejar un momento a estos «cíclopes microscópicos» para presentar al pequeño matón de hoy.

Karlodinium es un género de dinoflagelados desnudos creado en el año 2000. Nombrado en honor al científico noruego Karl Tangen, agrupa varias especies antes incluidas en el género Gymnodinium.

Entre ellas destaca Karlodinium veneficum, un «fish killer» con distribución global, responsable de importantes pérdidas económicas por la muerte de peces y otra fauna acuática en estuarios y costas de EEUU, Australia, Namibia, etc. Su «localidad tipo» en la descripción original (1956) es Plymouth, Reino Unido.

Mide apenas 10 micras pero produce «karlotoxinas» poderosamente ictiotóxicas: hemolíticas y neurotóxicas. Dañan las branquias de los peces y alteran su capacidad de osmorregulación causándoles la muerte.

Pero las karlotoxinas de K. veneficum poseen también otras propiedades. En 2010 se las relacionó en la revista PNAS (Sheng y col.) con la capacidad para inmovilizar a sus presas (algas criptofíceas).

Tricocisto
microscopía TEM
Autor: G. Hansen
Disponible en:
http://tolweb.org/Dinoflagellates/2445
Existe otra especie menos estudiada, Karlodinium armiger, que aunque no posea karlotoxinas también produce neurotoxinas desconocidas.

Se describió en 2006 en el Mediterráneo (bahía de Alfacs, Tarragona). Lo de «armiger» viene de su aspecto «armado» por la cantidad de tricocistos que contienen sus células.

Los tricocistos recuerdan a «agujas microscópicas»: alargados y con aspecto cristalino, situados en la periferia celular y apuntando como lanzas al exterior. Se desconoce su función pero podría ser defensiva y/ó excretora…

Hay muchos dinoflagelados que comen otras algas, pero lo que convierte en excepcional a Karlodinium armiger es que también ataca y devora a los copépodos según acaban de publicar Berge y col (2012) en ISME, una revista del grupo Nature.

Lo nunca visto: la «hierba» que se come a la vaca…!!

 

Acartia tonsa es un copépodo que llega a medir 1.5 milímetros, unas 150 veces más que Karlodinium. Cuando la pusieron en contacto con algunas células de K. armiger (<1000 céls/mL) se las comió. Pero al aumentar la abundancia de K. armiger (>3.500 céls/mL) sus toxinas paralizaron al copépodo en 15 min.

En nuestro laboratorio no tenemos K. armiger pero sí K. veneficum. Así que hemos hecho un experimento «quick and dirty» mezclando varios copépodos (aquellos que «saltaban alegres» en el primer video) con un cultivo de Karlodinium veneficum (VGO 1111).
Media hora después el resultado es...»tiesos como la mojama»

En su trabajo, Berge y col. describen que algunas células de K. armiger se dirigen hacia el copépodo, primero a las antenas y la cola (telson), responsables de su movimiento y capacidad sensorial. Poco a poco, ya paralizado, cubren su cuerpo como un enjambre de abejas rabiosas y lo devoran vivo…en 2 días se lo zampan enterito !!

Por el contrario 4 cepas de K. veneficum no afectaron a los copépodos, aunque según la toxicidad de las cepas que se incluyan en otro ensayo, el resultado final podría ser otro bien diferente.Nuestro video sugiere que K. veneficum VGO 1111 paraliza a los copépodos, aunque solo fue una observación aislada, sin controles negativos ni réplicas. Para confirmarlo habría que diseñar un experimento controlado como el de T. Berge y col.

De hecho la última frase de su estudio es:«Ocurrence of similar carnivorous behaviour by other harmful algal species and specially strains of K. veneficum need more attention».

Agradecimientos
-A Ana Miranda y Gerardo Casas por la muestra de arrastre de la ría de Vigo.
-A Luisa Martínez por contarme lo del dibujante de Bob Esponja, demostrando su «poder» divulgativo en las charlas en colegios del proyecto Exper-i-Ciencia, organizadas por la delegación CSIC-Galicia y la Fundación Barrié.

Referencias:

-Ballantine D. Two new marine species of Gymnodinium isolated from the Plymouth area. JMBA 35:467-474 (1956).
-Berge T. y col. Marine microalgae attack and feed on metazoans. ISME 6:1926-1936 (2012).
-Place A.R. y col. Karlondinium veneficum–the little dinoflagellate with a big bite. Harmful Algae 14:179-195 (2012).
-Sheng y col. A dinoflagellate exploits toxins to immobilize prey prior to ingestion. PNAS 107:2082-2087 (2010).
-«Zoología de los invertebrados». Barnes RD. Ed. Interamericana, 5ª edición, 957 pp. (1989).

Las nubes, el DMS y los tiburones ballena

Osos polares (Ursus maritimus) en Manitoba (Canadá).
Fuente: Wikimedia commons. Autor: Broken Inaglory.

La teoría CLAW sugiere que el dimetilsulfuro (DMS) liberado por el fitoplancton es la fuente más importante de núcleos de condensación de nubes sobre el océano.

Esto implica una conexión entre las microalgas y el clima. Las nubes reflejan la luz del sol y reducen el calentamiento del planeta, así que los aumentos de temperatura y luz serían contrarrestados por las algas y su DMS…

La teoría CLAW se llama así por las iniciales de los autores del artículo científico que la propuso (Charlson y col. 1987). La «L» es de Lovelock. Era una teoría «visionaria» que ha estimulado numerosos trabajos para profundizar en esa relación entre el clima, el DMS y las algas.

Pero las teorías no son valiosas únicamente por las respuestas que ofrecen sino por las preguntas que plantean y las nuevas hipótesis (y descubrimientos) que generan. La teoría CLAW es un buen ejemplo…

Nubes sobre la isla de Tristan da Cunha (Océano Atlántico)
Fuente: NASA. Disponible en Wikimedia commons.

La principal crítica hacia ella está en el comportamiento altruista de las algas: ¿en qué les beneficiaría producir DMS si luego tienen menos luz para la fotosíntesis? difícil de justificar en términos evolutivos…

Los autores de esta teoría aclaran que la nubosidad es beneficiosa porque reduce la radiación UV (letal para los microorganismos), y que el agua de lluvia es una fuente de nutrientes esenciales (nitrógeno…).
Pero esto no resulta convincente dada la complejidad del ecosistema marino. 

Hoy en día sabemos que las algas no producen DMS sino DMSP. Las algas liberan poco DMSP cuando están sanas, la mayor parte se produce cuando se rompen las células, por ataques virales ó depredación. Luego este DMSP se transforma en DMS que puede terminar en la atmósfera por la acción de bacterias u otras algas, pero éstas los consumen también como fuente de nutrientes (azufre).

Así que el DMS que llega a la atmósfera lo hace a través de distintos caminos y transformaciones biológicas. Esto explica por qué han fallado los intentos de relacionar directamente la abundancia del fitoplancton y el DMS. Sin embargo…

 

Un tiburón ballena (Rhyncodon typus), en aguas de Mozambique.
Autora: Catalina Perales Raya (IEO Tenerife).

El rastro que deja el DMSP en el mar atrae a depredadores tanto del fitoplancton como otros organismos superiores que «husmean» así su alimento.

Empleando técnicas que combinan análisis de imagen y microfluidos, se ha demostrado que varias especies de algas, bacterias y zooplancton son atraídas por el DMSP (Seymour y col. 2010).

Para estos microorganismos el DMSP/DMS sería como el rastro de la sangre para un depredador carnívoro…

Diversa fauna marina como los albatros, pingüinos, peces y tortugas también son atraídos por el DMS. Los tiburones ballena, que se alimentan de plancton, tienen un sentido del olfato muy desarrollado y son capaces de localizar proliferaciones esporádicas de fitoplancton y agregarse en ellas. Es muy probable que usen señales químicas como el DMS para detectar esos «blooms» de microalgas a distancias de hasta 2 km. 

En el caso de aves como albatros y petreles poseen también un «fino» olfato para el DMS que les permite orientar su vuelo y seguir un rastro que asocian con su alimento.

El ciclo de vida simplificado de un parásito como Parvilucifera
sinerae (adaptado de Garcés y col. 2013)

La «atracción» por el DMS llega incluso a los parásitos del fitoplancton. Éstos necesitan de células sanas que infectar para luego multiplicarse, igual que los virus.

El parásito rompe la célula «huésped» y libera una forma redonda (esporangio) llena de parásitos «durmientes» en su interior…Hasta que algún estímulo los «despierta» y salen hacia sus nuevas víctimas. Y sí, el DMS es una señal química que activa a un parásito de dinoflagelados, Parvilucifera sinerae (Garcés y col. 2013).

Pero volviendo a la teoría CLAW ¿qué hay de cierto en ella?

En el año 2011 la revista Nature la «finiquitaba» con un artículo titulado
«The case against climate regulation via oceanic phytoplankton sulphur emissions».

Cirros cerca de Aguilar de Campoo
(octubre 2012).
En él se concluye que dos décadas de estudios descartan que exista un control del DMS sobre la formación de nubes en el mar. Existen muchas otras fuentes de condensación de nubes en las que destaca la propia sal marina y materia orgánica. El DMS contribuye a la formación de nubes, sí, pero en la parte alta de la troposfera, que se extiende hasta 18 km de altitud, y en forma de sulfatos. Este sulfato desciende en la atmósfera después de ser transportado a largas distancias y favorece la condensación y formación de nubes…
Si la teoría CLAW no ha resistido el paso del tiempo es gracias a un mejor conocimiento del clima y la biogeoquímica del planeta motivados en gran medida por ella misma…!!

Referencias:

-Charlson RJ y col. Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate. Nature 326: 655–661 (1987).
-Garcés E y col. Host-released dimethylsulphide acitvates the dinoflagellate parasitoid Parvilucifera sinerae. ISME Journal 1-4 (2013).
-Martin RA. A review of behavioural ecology of whale sharks (Rhincodon typus). Fish. Res. 84:10-16 (2007).
-Quinn PK & Bates TS. The case against climate regulation via oceanic phytoplankton sulphur emissions. Nature 480:51-56 (2011).
-Seymour JR. Chemoattraction to dimethylsulfoniopropionate throughout the marine microbial food web. Science 329:342-345 (2010).
-Simó R. Production of atmospheric sulfur by oceanic phytoplankton: biogeochemical, ecological and evolutionary links. Trends Ecol. Evol. 16:287-294 (2001).

 

El mundo de las margaritas

Dos margaritas (O Castro, Vigo).
Daisyworld (el mundo de las margaritas) es un modelo matemático. Se trata de un planeta imaginario donde solo hay flores, sin nubes y con un sol parecido al nuestro. Lo idearon A. Watson y J.E. Lovelock en 1983 para demostrar que los seres vivos regulan el clima del planeta. Dentro de unos márgenes (al fin y al cabo son margaritas).
Todo esto en el contexto de la teoría de Gaia, de la que hablaremos más tarde.
En Daisyworld las flores pueden ser blancas ó negras. Las negras absorben mucho calor del sol, mientras que las blancas reflejan la luz y el planeta se calienta menos. Un último detalle: en el mundo de las margaritas el sol aumenta paulatinamente su energía.
Esto es lo único real en el modelo: las estrellas a medida que envejecen aumentan su radiación y hace unos 3.000 millones de años «Lorenzo» brillaba un 25% menos. Pues bien, ¿qué pasa en daisyworld?

 

La simulación se puede ver en la web

Primero crecen las flores negras y luego, a medida que aumenta la energía del sol, las margaritas negras que viven en los trópicos empiezan a ser sustituidas por las blancas, que terminan por extenderse hacia las latitudes más altas.

Esta sucesión en las flores permite controlar la temperatura, pero finalmente, cuando el sol brilla con demasiada fuerza (1.5 veces su valor real) las margaritas blancas también mueren. Desprovisto de vida la temperatura del planeta se dispara…tal como muestra la gráfica.

En la Tierra también disfrutamos de una temperatura media muy inferior a la que le correspondería si no existiese la vida. Y la capacidad del planeta para regular el clima también es limitada. Lovelock discute en uno de sus últimos libros «La venganza de la Tierra» sobre cómo hemos declarado la guerra al planeta, reduciendo su capacidad para regular el clima. Una visión apocalíptica y un libro muy recomendable.
Porque su mensaje básico es que hemos cruzado ya un punto de no retorno. Por muchos esfuerzos que hagamos por ser «verdes y ecologistas» la Tierra seguirá aumentando su temperatura hasta alcanzar un nuevo punto de equilibrio.
Luces nocturnas en Asia y Australia.
Disponible en la web Earth Observatory (NASA)
Gaia era la diosa griega de la Tierra. En los años 70′ surgió la hipótesis Gaia en la que J.E. Lovelock y Lynn Margulis propusieron que nuestro planeta es un «super-organismo» que autoregula el clima y la química para que éstos sean adecuados para la vida. No dijeron que la Tierra esté efectivamente viva. Pero sí que se comporta como si lo estuviera.
Gaia son las formas de vida y la geoquímica del planeta que interaccionan y se ajustan a los cambios en el medio ambiente de cada época, manteniendo un equilibrio dinámico…
Puesta de sol en Marte.
Disponible en la web de la NASA
http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_347.html
En contraste tenemos el equilibrio químico «inmutable» de planetas «muertos» como Marte.
Lovelock trabajó para la NASA a mediados del s.XX. Su trabajo era idear algún instrumento que permitiese detectar si había vida en Marte. Y él pensó en analizar la composición de la atmósfera.
Sugirió que si existiese vida «marciana» tendría que haber allí algo de oxígeno y metano.
En aquella época no se detectaron, pero hoy sabemos que existen trazas de ambos y no se puede descartar totalmente una fuente biológica !!
¿A qué viene todo esto en un blog de algas? Ahora vamos con ellas…
Hace ya unos cuantos años (parece que fue ayer) pude oler un cultivo masivo de la haptofita Emiliania huxleyi que mantenía mi colega J.L. Garrido en el Instituto de Investigaciones Marinas de Vigo (CSIC).
Todos los días sale el sol compEmiliania huxleyi.
Autor: Sergio Seoane.
Su “perfume” por así decirlo, recordaba a los huevos podridos y provenía del azufre, en concreto del DMS (dimetil sulfuro). Casi todas las algas lo producen, aunque para ser correctos habría que decir que lo que fabrican es en realidad un precursor del DMS, el DMSP (dimetilsulfoniopropionato). Los mayores productores de DMSP del fitoplancton son cocolitofóridos como Emiliania, pequeños flagelados como Phaeocystis y diversos dinoflagelados.

El DMS es la fuente natural de azufre a la atmósfera más abundante en el océano. La “presentación en sociedad” del DMS se la debemos principalmente ¿adivinan a quién? Sí, otra vez a James E. Lovelock.Él propuso en 1972 su importancia en el ciclo del azufre. De la atmósfera vuelve a los continentes mediante la lluvia y vuelve a ser utilizado por plantas y animales para fabricar las proteínas, por ejemplo.

Pues bien. En 1987 se publicó en Nature un trabajo titulado «Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate». Lo firmaban Charlson y col. (Lovelock entre ellos). En él relataban que el DMS estaba relacionado con la formación de nubes y con el clima. Las nubes aumentan el albedo (la luz que refleja la Tierra, como las margaritas blancas) así que el aumento de fitoplancton controlaría el calentamiento del clima a través del DMS.
¿Qué sabemos hoy de esto, sigue siendo verdad ó no…?
lo sabremos en la próxima entrada.
Mientras, aquí les dejo una sentencia de Lovelock «…un ascenso del nivel del dióxido de carbono a 500 ppm, ascenso que ya es inevitable, irá acompañado de un profundo cambio climático«. El último dato que ofrece en su web el Observatorio del Mauna Loa (enero 2013), es de 395 ppm, que aumentan a un ritmo lento pero constante de 2 unidades cada año…
Referencias
-Lovelock J.E. La venganza de la Tierra. Ed. Planeta, 249 pp (2006).
-Simó, R. Production of atmospheric sulfur by oceanic plankton: biogeochemical, ecological and evolutionary links. Trends. Ecol. Evol. 16: 287-294 (2001).
-Watson A & Lovelock J.E. Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld. Tellus 35B: 284-289 (1983).

Centauros del fitoplancton

Para ver este centauro hay que ir
al Louvre. Es una copia romana de
un original griego. Fuente: Wikimedia commons

En la mitología griega, los centauros (y centáurides, si eran femeninas) eran unos seres híbridos,
bastante belicosos, mitad hombre – mitad caballo.

Créanme si les digo que en el fitoplancton también hay centauros microscópicos, aunque éstos no tienen patas…Son las «dinotomeas«. Así las bautizaron Imanian y col. (2010) para resaltar su doble naturaleza: un dinoflagelado con una diatomea endosimbionte.

Pero antes de seguir con las dinotomeas, tenemos que recordar una característica especial de los dinoflagelados: algunas especies poseen cloroplastos terciarios (de «tercera mano»), robados a otras algas eucariotas. Y las dinotomeas son un caso aparte dentro de este «selecto club» de especies.

 

Esquema evolutivo del superphylum Alveolata. El cloroplasto se perdió
en los ciliados, y en los parásitos «Apicomplexa» queda un apicoplasto, no fotosintético. En dinoflagelados ha habido varias sustituciones del plástido secundario original.
.Modificado de Yoon y col. (2005).

La endosimbiosis terciaria empieza con un dinoflagelado que captura a otro alga. No sabemos cómo, pero en un proceso gradual elimina lo redundante con su propia célula, excepto los plástidos. Éstos se integran en el huésped con libertad limitada, dependientes del núcleo del dinoflagelado. Algo así como un adolescente que vive aún en casa de sus padres.

Pero en las dinotomeas el panorama es distinto. El endosimbionte sigue dentro: es una diatomea «reducida».

A pesar de haber perdido su movilidad y pared celular, la diatomea endosimbionte conserva una membrana que le separa del dinoflagelado, con su citoplasma, núcleo, retículo endoplasmático, mitocondrias y cloroplastos.

La naturaleza no es perfecta, todo es redundante con su huésped excepto los cloroplastos. Por si fuera poco, las diatomeas son diploides y los dinoflagelados haploides. Aún así ambos núcleos cohabitan en la misma célula… ¿alucinante, verdad?

Kryptoperidinium foliaceum.
Visto con luz UV y teñido con calcoflúor
para ver sus tecas..
Autora: Rosa Figueroa.

El huésped es un dinoflagelado marino ó de agua dulce, de los géneros Kryptoperidinium, Durinskia, Galeidinium y Gymnodinium, entre otros…

El endosimbionte una diatomea del grupo de las pennadas (o sea, alargadas), excepto en Peridinium quinquecorne y Peridiniopsis spp. (de agua dulce), que poseen diatomeas endosimbiontes céntricas, relacionadas con Chaetoceros. Éstos últimos se cree que han sustituido su diatomea pennada endosimbionte.

Por curiosidad: en P. quinquecorne, antes de la llegada de los estudios moleculares, se pensaba que su endosimbionte era un alga crisofícea. En 2010, Imanian y col. analizaron el genoma plastidal de Durinskia y Kryptoperidinium, concluyendo que en el caso de la primera existían muchas similitudes con la diatomea Phaeodactylum tricornutum.

Phaeodactylum tricornutum.
Autor: Bradbury J
Fuente: Wikimedia commons
Fragilariopsis cylindrus.
Fuente: ASU. School of Life Sciences
http://askabiologist.asu.edu/plankton-gallery

Sin embargo, en 2012, los mismos autores han analizado el genoma mitocondrial del endosimbionte de Durinskia baltica y K. foliaceum y encuentran en ambos casos una coincidencia muy alta con la diatomea Fragilariopsis cylindrus. De hecho, las mitocondrias del endosimbionte apenas sí se han modificado respecto a diatomeas de vida libre, son completamente funcionales y conservan genes duplicados con los de su huésped.

¿Y cómo es el ciclo de vida de las dinotomeas? ¿Cómo se divide una célula con 2 núcleos? un lío, seguro…

Imagen de epifluorescencia donde vemos los 2 núcleos.
A la derecha el del dinoflagelado, con sus cromosomas,
y a la izquierda el de la diatomea.
Autora: Rosa Figueroa.

Pues en K. foliaceum Figueroa y colaboradores (2009) demostraron que su ciclo de vida incluye reproducción sexual. Al fusionarse los gametos, durante un tiempo coexisten 2+1=3 núcleos en la célula resultante: 2 del dinoflagelado al unirse + 1 del endosimbionte, que quizás se fusione antes.

El núcleo del endosimbionte ha perdido la capacidad de realizar mitosis, es decir, de repartir el material genético en 2 mitades iguales para cada célula hija. Sus cromosomas nunca son visibles y tampoco parece hacer meiosis, necesaria para la formación de gametos…

En su lugar, cuando la dinotomea comienza la división celular, el núcleo endosimbionte también lo hace, pero un poco retrasado en el tiempo.

El tamaño del núcleo endosimbionte es variable según las condiciones del cultivo, lo cual plantea dudas sobre su importancia para la dinotomea. De hecho existen cepas de K. foliaceum en las que el núcleo endosimbionte ya ha desaparecido.

Conclusión:
Tan seguro es que las dinotomeas volverán a ser dinoflagelados como que los centauros no existen. Y de unicornios, como decía Silvio, había uno y se perdió…!!

 

Referencias
-Figueroa R y col. The life history and cell cycle of Kryptoperidinium foliaceum, a dinoflagellate with two eukaryotic nuclei. Protist 160:285-300. (2009).
-Horiguchi T y col. Serial replacement of a diatom endosymbiont in the marine dinoflagellate Peridinium quinquecorne (Peridiniales, Dinophyceae). J Phycol Res 54:193-200 (2006).-Imanian B y col. The complete plastid genomes of two «Dinotoms» Durinskia baltica and Kryptoperdinium foliaceum. PlosOne 5:e10711 (2010).
-Imanian B y col. Tertiary endosymbiosis in two «Dinotoms» has generated little change in the mitochondrial genomes of their dinoflagellates hosts and diatom endosymbionts. PlosOne 7:e43763 (2012).

 

Una clorofila nueva…

Una clorofila nueva…!!!

La entrada de hoy es breve, casi un telegrama ó buscando un símil más actual, un «twiteo». Pero uno importante.

Y si no que se lo digan a Min Chen (y colaboradores) cuando «triunfaron» en 2010 publicando en Science «A Red Shifted Chlorophyll» (Una clorofila desplazada al Rojo)

Este trabajo anunciaba el descubrimiento de una nueva clorofila: la  f.

Las clorofilas se designan con las letras del abecedario a medida que son descubiertas y ésta es la sexta jamás descrita…60 años después de la anterior. ¿Y dónde descubrieron la clorofila f ? lejos.

«Baby» wombats. No son tan inofensivos como parecen…!
Autor: Peterdownunder (Wikimedia commons)
¿Cuánto de lejos? pues donde corren y vuelan los seres más extraños del planeta: en Australia.

Allí viven animales con nombres tan surrealistas como los quolls, possums, kookaburras, wallabies…y mis favoritos: los wombats.

Y en Australia se descubrió la extraña clorofila f, concretamente en Shark Bay.

¿Recuerdan la entrada sobre los fósiles de estromatolitos y las cianobacterias de Shark Bay?

Pasen y lean si les apetece: Los-fosiles-mas-antiguos-del-mundo

Mientras, espero con los wombats…

 

Estromatolito en Hamelin Pool (Shark Bay).
Autor: C. Eeckhout (Wikimedia Commons)
Chen y col. cultivaron una muestra de estromatolitos de «Hamelin Pool» con luz cercana al infrarrojo.
Hicieron un extracto en metanol de dicha muestra y encontraron una mezcla de chls a, y una clorofila desconocida, la f…!!

Aislaron varios cultivos de esa muestra, y en los análisis de pigmentos de una cianobacteria filamentosa encontraron solo clorofilas a y f.

Así absorben el espectro de luz visible (y sus colores) las distintas clorofilas:

La clorofila f prefiere el «rojo», una parte del espectro
de luz visible que se creía poco útil en fotosíntesis.

Los estromatolitos tienen un ambiente lumínico especial debido a las múltiples capas de cianobacterias que crecen en ellos.

Esto provoca una competencia «feroz» por la intensidad y calidad de luz.
Es decir, la luz se extingue a medida que es absorbida por las células y sus pigmentos, pero las longitudes de onda no se absorben por igual.

La chl f aprovecha esos tonos de luz roja que no absorben las demás clorofilas. Se trata de una clorofila especializada en el rojo superando el «récord» que ostentaba la clorofila d

Imágenes de microscopía confocal (A,B) y electrónica de transmisión (C)
de Halomicronema hongdechloris (Fig.1, Chen y col. 2012)

En septiembre de 2012, otra vez Chen y col. describieron la cianobacteria con clorofila f: una especie nueva llamada Halomicronema hongdechloris.

Esta cianobacteria produce clorofila f únicamente si se ilumina con luz enriquecida en el rojo. Con luz normal (blanca) la chl f deja de ser útil para Halomicronema y solo produce clorofila a.

Fin del twiteo…!!!

Referencias:

-Chen M y col. A Red Shifted Chlorophyll. Science 329: 1318-1319 (2010).
-Chen M y col. A cyanobacterium that contains chl f – a red absorbing photopigment. FEBS Letters 19: 3249-3254 (2012).