Margalefidinium

Imagen de portada: Bahía Bioluminiscente de La Parguera. Fuente: viator.com

Hasta finales del siglo XX las especies de fitoplancton se describían examinando su morfología. Pero el desembarco de técnicas moleculares en los años 80′ abrió nuevas posibilidades para estudiar la biodiversidad, manifestando de paso algunos errores previos de identificación.

Vista de isla Magueyes y los laboratorios de la estación marina de la Universidad de Puerto Rico. Fuente: uprm.edu.p

Tal es el caso del protagonista de hoy: Margalefidinium polykrikoides, antes Cochlodinium polykrikoides.

Para contarles su historia vamos a retroceder al verano de 1958, sólo cinco años después de la publicación de la estructura del ADN.

Entre julio y agosto de 1958 Ramón Margalef estudió el fitoplancton de la costa sur de Puerto Rico, aprovechando una estancia en el Instituto de Biología Marina (Universidad de Puerto Rico) en isla Magueyes.

En dicha región, rica en manglares y arrecifes, el plancton de Bahía Fosforescente (de La Parguera) reveló una especie nueva de dinoflagelado, fotosintética y poco abundante.

Cuando había más células eran un fastidio: su mucosidad atascaba rápidamente los filtros en los que muestreaban el fitoplancton.

Por su aspecto exterior recordaba al género Polykrikos, aunque mostraba características distintas que Margalef juzgó intermedias entre dicho género y Cochlodinium.

Cochlodinium polykrikoides. Fuente: Fig. 27(m) de Margalef (1961).

Ante un hallazgo así un táxonomo puede jugar dos apuestas: conservadora o arriesgada. Y Margalef optó por la primera.

Decidió llamarle Cochlodinium polykrikoides (El Cochlodinium que parece Polykrikos).

Tratándose de Bahía Fosforescente, era asunto obligado discutir de la bioluminiscencia…

…Margalef explicaba que las densas poblaciones de dinoflagelados, en particular de Pyrodinium bahamense (responsable nº1 de la bioluminiscencia) crecían y se mantenían dentro de la bahía gracias a la circulación lenta del agua y a su limitada conexión con el mar.

Aquellas condiciones estimulaban el desarrollo de dinoflagelados y mareas rojas en la bahía, evitando su dispersión hacia la costa donde la turbulencia y nutrientes inclinaban la balanza a favor de las diatomeas.

De hecho Margalef cita que la bahía cerca de Nassau (Bahamas) donde se describió a Pyrodinium bahamense perdió su bioluminiscencia al agrandar el estrecho canal que la comunicaba con el mar.

Bahía Fosforescente (también llamada Bioluminiscente) de La Parguera. Fuente: travelnotes

Volviendo a C. polykrikoides, en décadas posteriores sus proliferaciones (y mareas rojas de color «café») se detectaron primero en Asia y desde los años 80′-90′ se extendieron a otras regiones en el Atlántico, Índico, Pacífico, Oriente Medio y Mediterráneo.

Suele proliferar en aguas cálidas (>20ºC) y como curiosidad les diré que es un campeón de velocidad: en sus migraciones verticales llega a recorrer ¡3 metros por hora! (triplica lo habitual en otros dinoflagelados).

Sus blooms se localizan principalmente en latitudes bajas (tropicales y subtropicales) y pueden ocasionar graves problemas medioambientales y para las actividades humanas.

Es nocivo para la fauna marina (causa mortandades masivas en peces, marisco, corales y plancton) y el mucílago que producen los blooms obstruye filtros en plantas desalinizadoras de Oriente Medio, en el Golfo Pérsico y de Omán. Su proliferación en 2008/09 forzó el cierre -durante 4 meses- en desaladoras de dicha región.

Las pérdidas económicas que ocasiona en la acuicultura mundial, principalmente en Asia, se estiman en 140 millones de US$.

En Japón y Corea del Sur las combaten sedimentándolas con arcilla fluida por ejemplo.

Importante: es nocivo únicamente si está vivo.

En ensayos de laboratorio solo se ha observado muerte de peces y marisco expuestos a cultivos de C. polykrikoides tanto, 1) en contacto directo, como 2) separados por mallas que impiden que pasen dinoflagelados (sólo el medio).

A partir de los cultivos se han aislado fracciones con actividad hemolítica, neurotóxica, hemoaglutinante y causantes de estrés oxidativo.

Pero no se ha identificado ninguna toxina, solo ácidos grasos relacionados con la hemólisis…

Sea lo que sea, toxinas o no, su naturaleza es lábil porque los cultivos dejan de ser nocivos tras congelar, sonicar o hervir las células.

En Latinoamérica no hay estimaciones económicas sobre el impacto de los blooms de C. polykrikoides.

Margalefidinium polykrikoides (1a). Registros de blooms en Latinoamérica (1b) y mecanismo de ictiotoxicidad ligado a daños en agallas de peces (1c). Fuente: Fig. 1 de López-Cortés y col. (2019).

Afectan principalmente a México y Centroamérica donde se han registrado proliferaciones masivas (durante semanas o meses) asociadas a muertes en fauna marina (peces, tortugas, cefalópodos y corales), así como daños al sector turístico.

En México se ha descrito hiperpigmentación en bañistas que nadaban en mareas rojas de este dinoflagelado. En centros sanitarios les trataron dichos síntomas como quemaduras solares.

Los estudios genéticos en Cochlodinium fueron revelando que distintas especies, como C. polykrikoides, no aparecían juntas en los árboles evolutivos sino dispersas entre otros géneros de dinoflagelados. Raro, raro…

Pero faltaba una pieza clave del puzzle: la posición filogenética de la especie tipo de Cochlodinium: C. strangulatum.

Dicha especie, descrita por Schütt (1895), define las características del género Cochlodinium y nadie la había caracterizado genéticamente (se había encontrado en escasas ocasiones o pasado desapercibida). C. strangulatum es heterótrofa como la mayoría de especies en dicho género salvo raras excepciones como C. polykrikoides.

Así que en 2017 Gómez y col. desenterraron el hacha de guerra molecular y secuenciaron parte de un gen ribosomal (28S o LSU en inglés) en C. strangulatum (aislado en Brasil) para salir de dudas.

Resumen gráfico de Gómez y col. (2017), mostrando la distancia en un árbol LSUrDNA entre Cochlodinium strangulatum y Margalefidinium.

Y los resultados moleculares evidenciaron que C. strangulatum era muy distante filogenéticamente de C. polykrikoides.

Ello justificaba su separación en géneros distintos (apoyada a su vez por diferencias morfológicas).

Y así fue como en reconocimiento a Ramón Margalef, su descubridor original, Gómez y col. (2017) renombraron a dicha especie como Margalefidinium polykrikoides. La especie tipo del nuevo género Margalefidinium.

Referencias:

  • Alonso-Rodríguez R. y col. El fitoplancton en la camaronicultura y larvicultura: Importancia de un buen manejo. México, ME: Comité Estatal de Sanidad Acuícola de Sinaloa, pp. 147 (2004).
  • Anderson D.M. y col. (Eds), Harmful Algal Blooms (HABs) and Desalination: A Guide to Impacts, Monitoring and Management. Paris, Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO, 539 pp. (IOC Manuals and Guides No.78.) (English) (IOC/2017/MG/78) (2017).
  • Gómez F. y col. Molecular characterization and morphology of Cochlodinium strangulatum, the type species of Cochlodinium, and Margalefidinium gen. nov. for C. polykrikoides and allied species (Gymnodiniales, Dinophyceae). Harmful Algae 63:32-44 (2017).
  • Kudela R.M. & Gobler C.J. Harmful dinoflagellate blooms caused by Cochodinium sp.: global expansion and ecological strategies facilitating blooms formation. Harmful Algae 14:71–86 (2012).
  • López-Cortés D.J. y col. The state of knowledge of harmful algal blooms of Margalefidinium polykrikoides (a.k.a. Cochlodinium polykrikoides) in Latin America. Front. Mar. Sci. 6:463 (2019).
  • Margalef R. Hidrografía y fitoplancton de un área marina de la costa meridional de Puerto Rico. Inv. Pesq. XVIII:33-96 (1961).
  • Schütt F. Die Peridineen der Plankton-Expedition. I. Theil Studien Über die Zellen der Peridineen. Ergebnisse der Plankton-Expedition der HumboldtStiftung, IV. M.a.A. Kiel, Leipzig: Lipsius und Tischler (1895).
  • Tang Y.Z. & Gobler C.J. Characterization of the toxicity of Cochlodinium polykrikoides isolates from Northeast US estuaries to finfish and shellfish. Harmful Algae 8:454-462 (2009).
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