Un Alien bueno

El 8º pasajero de la Nostromo y pesadilla de la teniente Ripley. «Alien» (Ridley Scott, 1979).

«Alien» es un clásico de la ciencia-ficción. Su mérito: dar vida a una de las criaturas más reconocibles y terroríficas del cine en una ambientación que nos mantiene en vilo todo el metraje. Además tenía otro detalle inusual en la época: una protagonista y heroína de acción (Sigourney Weaver) que dejaba a un lado la delicadeza para enfrentarse al bicho.

Su creador (H.R. Giger), diseñó el GIGER Bar en Chur (Suiza) para rodear a sus clientes con el inquietante universo de la saga. Parece broma, pero hay otro Museo HR GIGER Bar en Gruyères.

El ciclo de vida de un Alien empieza con la reina que pone huevos. De ellos surgen criaturas horrendas (mezcla de escorpión y trilobite), que abrazan la cara de su víctima y antes de morir le inoculan una fase larvaria sin efectos secundarios, aunque por poco tiempo.

Al final el Alien rompe el pecho del huésped con su boquita «serrucho-babeante-extensible» y un instinto asesino abierto 24 horas. Es un cazador perfecto y a su lado somos presas fáciles, blanditas y vulnerables.

Pues sepan que en el mar también existen Aliens con ciclos de vida igual de mortíferos. Pero a éstos les pondremos la etiqueta de buenos porque sus presas no son humanas sino microalgas, solo dinoflagelados, incluyendo buena parte de las especies tóxicas conocidas. Su nombre: Parvilucifera.

Parvilucifera infectans. Fuente: Fig. 7 (Norén y col. 1999). La barra horizontal equivale a 5 micras.

Se trata de un parásito eucariota (phylum Perkinsozoa, próximo a los dinoflagelados), cercano genéticamente a otro parásito como el terrible Perkinsus (liquidador de ostras). La primera especie, Parvilucifera infectans, la descubrieron en Dinophysis norvegica (Norén y col. 1999).

Eran unos cuerpos redondos (esporangios) en el interior de Dinophysis muertas, que al madurar liberaban flagelados de vida libre (zooides) los cuales infectaban a nuevos dinoflagelados. La efectividad es tal que 5 esporangios son capaces de matar 20.000 Dinophysis en 3 días, tal como aseguró Fredrik Norén en el texto de la patente US6669969B2 sobre el uso de Parvilucifera como biopesticida para eliminar proliferaciones de algas tóxicas.

En la actualidad se conocen 3 especies más: P. sinerae y P. rostrata, aisladas de blooms de Alexandrium minutum (Figueroa y col. 2008; Lepelletier y col. 2013) y P. prorocentri que sólo infecta a Prorocentrum fukuyoi (Leander & Hoppenrath 2008).

Ciclo de infección de P. sinerae en A. minutum. Fuente: Fig. 2 de Råberg y col (2014).

Dependiendo de su tamaño (relacionado con el del huésped) el esporangio puede tener 50-700 zooides. Lo habitual es que madure 1 por célula infectada, aunque a veces se observan infecciones dobles o triples (P.ej. Dinophysis caudata). El parásito esclaviza la maquinaria celular del dinoflagelado y lo mata al desarrollar el esporangio. Se han descrito dos modos de infección.

1) En dinoflagelados desnudos: éstos se infectan pero pueden nadar y se dividen mientras los zooides ocupan una especie de vacuolas en su citoplasma. Cuando su número se descontrola el huésped muere y se forma el esporangio.

2) En dinoflagelados tecados: se observa infección en el núcleo y el citoplasma se degrada haciéndose visible el esporangio; la célula muere y pierde sus placas. En la fase final los zooides salen al exterior en 5-10 minutos a través de uno o más opérculos del esporangio. Su objetivo es infectar rápidamente porque su reloj vital es de apenas 10 minutos. Sin embargo los esporangios se mantienen vivos en una nevera a oscuras durante meses…no me digan que no es un Alien.

¿Se infectan todos los dinoflagelados por igual?

Imágenes de epifluorescencia de esporangios de Parvilucifera sinerae en 1) Protoceratium reticulatum, 2) Gymnodinium catenatum, 4) Alexandrium minutum. La 3) es Karenia, con vacuolas que indican infección en el citoplasma. Autora: Rosa Figueroa.

No. En P. sinerae se estudió la susceptibilidad de 433 cultivos y 23 géneros (Garcés y col. 2013) frente a una cepa del parásito. Solo 8 géneros se libraron de las infecciones (Karenia, Karlodinium, Akashiwo, etc) y en los demás los efectos fueron devastadores, destacando Alexandrium, Gymnodinium o Scrippsiella. Pero la intensidad de las infecciones no es la misma: en una misma especie hay cultivos que se infectan y otros no. Esto lleva a la siguiente cuestión…

¿Qué factores regulan la virulencia? 

Entre los ambientales se ha comprobado que una menor salinidad favorece la infección de P. sinerae, mientras que la luz no tiene efectos (Figueroa y col. 2008). Respecto a la genética, por parte del parásito es un enigma: Turon y col. (2015) concluyeron que las cepas de P. sinerae aisladas a lo largo y ancho de la península ibérica son copias idénticas (genéticamente hablando), mientras que su virulencia y caracteres fisiológicos permiten clasificarlas en 3 tipos diferentes. Sin embargo existe adaptación local del parásito: P. sinerae del Mediterráneo infecta con intensidad A. minutum del Mediterráneo pero le cuesta mucho más con las cepas del Atlántico debido a la coevolución entre huésped y parásito. 

La resistencia del huésped tiende a seleccionar parásitos más virulentos mientras que la presión del parásito
selecciona huéspedes más resistentes: esto provoca una coevolución entre ambos en la que pueden fijarse mutaciones sucesivas favorables («carrera armamentística») o evolucionar ciclicamente las frecuencias de alelos en los genes involucrados (teoría de la «Reina Roja»).

Para entenderlo mejor vamos a explicar esto de la coevolución con el símil de la guerra. Las observaciones en el mar sugieren que Alexandrium es el huésped primario de P. sinerae. Piensen que el genoma parásito es el ejército invasor y las cepas de Alexandrium (sus genomas mejor dicho), los países amenazados.

La primera observación del parásito en el Mediterráneo fue en junio de 1998. A dicho trabajo (Delgado, 1999) corresponde este esporangio de Parvilucifera. Los zooides salen a través de esos opérculos.

Los recursos de ambos son limitados. La estrategia óptima que aniquila a cada país es distinta y el invasor debe escoger entre tácticas específicas (mayores costes de preparación y más éxito en algunos países) o ataques indiscriminados (llegas a más países con menor coste, pero eres menos eficaz frente a sus defensas). Y desde el punto de vista de Alexandrium: ¿es mejor un arsenal general para amenazas globales o elaborar defensas específicas que anulen algunos parásitos y sean inútiles frente a otros? Pues bien, las respuestas específicas son «Reina Roja» y las generales «carrera armamentística», y en la naturaleza los estudios disponibles demuestran que predomina la Reina Roja.

Råberg y col (2014) dispusieron el tablero de guerra para A. minutum y P. sinerae (9 países y 10 ejércitos invasores) y las interacciones confirmaron el predominio de la Reina Roja: elevada resistencia frente a algunos parásitos a expensas de ser vulnerables frente a la mayoría.

¿Y el sexo también cuenta?

Sí. Al cruzar cepas compatibles de A. minutum la célula resultante de la fusión sexual es un planozigoto diploide que produce un quiste de resistencia con un período de latencia obligado que luego despierta, se divide por meiosis y genera una nueva población de células vegetativas haploides.

Los quistes sexuales son resistentes a la infección pero al exponer cruces de A. minutum al parásito Figueroa y col. (2010) observaron que los planozigotos se dividían y evitaban «el rodeo» de la fase de quiste, lo cual parece una contradicción. Pero no, porque se trataba de cruces entre una cepa resistente (R) y otra susceptible (S) al parásito. Y los cruces resultantes (RxS) tenían bajas tasas de infección lo cual demuestra que el sexo aumenta su resistencia a través de la recombinación genética y la meiosis. El propio planozigoto (RxS) debe ser resistente y en estas circunstancias es ventajoso no echarse a dormir «la siesta del quiste» sino dividirse pronto para lanzar la nueva generación.

¿Podemos eliminar proliferaciones tóxicas con Parvilucifera? 

Así quedan las Dinophysis infectadas con Parvilucifera sinerae. 1) D. caudata, 2) D. acuta, 3) D. tripos, 4) D. acuminata.

Quizás. En agricultura ya se utilizan biopesticidas (bacterias, virus y hongos) para el control de plagas. Con sus ventajas e inconvenientes, existe un creciente interés en limitar los pesticidas sintéticos en favor de los biológicos para desarrollar una agricultura sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Pero en el mar nos movemos aún en la ciencia-ficción: en teoría es posible usar Parvilucifera (y también virus, por qué no?), como medio de control contra dinoflagelados tóxicos, pero en la práctica nadie lo ha conseguido ni siquiera intentado seriamente (por el momento).

Uno de los mayores hándicaps es que las infecciones en el medio natural son mucho menos virulentas que en el laboratorio: no se ha demostrado que Parvilucifera controle o aniquile un bloom de Alexandrium o Dinophysis. Además habría que estudiar los efectos en el ecosistema y no menos difícil conseguir la cantidad necesaria de Parvilucifera y dispersarla de forma efectiva para liquidar una proliferación.

En cultivos el parásito es un «killer» total porque tiene a su disposición las células de dinoflagelados en un ambiente controlado. Pero en el medio natural las posibilidades de encontrarse son menores, amén de otros factores como la estructura genética de las poblaciones de dinoflagelados, predación, turbulencia, etc, que pueden limitar seriamente la acción del parásito. Además, algunas especies se infectan en el laboratorio pero no en el mar (Dinophysis sacculus y D. caudata) y puede que el parásito sea selectivo cuando se enfrenta con poblaciones naturales (Garcés y col. 2013).

Quizás por todo ello, aunque Fredrik Norén registró la patente para el uso de Parvilucifera infectans como biopesticida la dejó caducar en 2008 al desatender los pagos que establece la ley.

Siguen muchas cuestiones abiertas para el futuro: cuanto más se averigüe sobre la ecología de organismos como Parvilucifera más cerca estaremos también de posibles aplicaciones como la del biocida. Dichas investigaciones están principalmente en manos de científicos en Suecia, Francia y España, los mismos que han resuelto en la última década numerosas incógnitas sobre este parásito tan singular.

¿Por qué destaco esto? porque mientras Suecia y Francia continúan invirtiendo en I+D de cara al futuro (3,21% y 2,23% del PIB en 2014), en España vamos hacia atrás (1,24% frente a la Media UE-28: 2,02%; El País 17-XI-14). Lo muestra el gráfico que cierra esta entrada (del Consejo Económico y Social) con el gasto del gobierno español en investigación: un 40% menos desde 2009. El gasto ejecutado también cae «gracias» a las dificultades añadidas que impone la fiscalización del gasto e intervención previa por parte del Estado.

Fuente: Web Innovación 6.0

Conclusión: La investigación en España se ha quedado coja o manca (según se vea) con la excusa de la crisis, despreciada de manera contumaz por autoridades que presumen de los millones de turistas que visitan nuestro país, que está muy bien pero queremos ser algo más que el club de vacaciones de Europa, o no?

Referencias:

-Delgado M. A new «diablillo parasite» in the toxic dinoflagellate Alexandrium catenella as a possibility to control harmful blooms. Harmful Algal News 19:1-3 (1999).

-Figueroa RI y col. Description, host-specificity, and strain selectivity of the dinoflagellate parasite Parvilucifera sinerae sp. nov. (Perkinsozoa). Protist 159:563–578 (2008).

-Figueroa RI y col. Reproductive plasticity and local adaptation in the host–parasite system formed by the toxic Alexandrium minutum and the dinoflagellate parasite Parvilucifera sinerae. Harmful Algae 10:56-63 (2010).

-Garcés E y col. Parvilucifera sinerae (Alveolata, Myzozoa) is a generalist parasitoid of dinoflagellates. Protist 164:245-260 (2013).

-Leander BS y Hoppenrath M. Ultrastructure of a novel tube-forming, intracellular parasite of dinoflagellates: Parvilucifera prorocentri sp. nov. (Alveolata, Myzozoa). Eur J Protistol 44:55–70 (2008).

-Lepelletier F y col. Parvilucifera rostrata sp. nov. (Perkinsozoa), a novel parasitoid that infects planktonic dinoflagellates. Protist 165: 31−49 (2014).

-Norén F y col. Parvilucifera infectans Norén et Moestrup gen. et sp. nov. (Perkinsozoa phylum nov.): a parasitic flagellate capable of killing toxic microalgae. Eur J Protistol 35: 233–254 (1999).

-Råberg L y col. The potential for arms race and Red Queen coevolution in a protist host-parasite system. Ecol Evol 4: 4775−4785 (2014).

-Turon M y col. Genetic and phenotypic diversity characterization of natural populations of the parasitoid Parvilucifera sinerae. Aquat Microb Ecol 76:117-132 (2015).