Allí arriba, en las montañas

Imagen de portada: Serra do Galiñeiro. Autor: F. Rodríguez.

Escucho abrirse una grieta nueva desde el interior,
Y de ella sale la madera que nos dio calor,
Te protejo como las montañas…

Las montañas (Delaporte, 2020)

Hoy subiremos a las montañas para hablar de algas de la nieve y su séquito microbiano. La inspiración me vino de un paseo por el monte…

A Senda do Moucho. En facebook: @asendadomoucho

En concreto por las cumbres de los montes de Gondomar, al sur de Vigo, en una actividad medioambiental de A Senda do Moucho con Gerardo Fernández Carrera.

Durante el camino Gerardo nos descubrió varios hongos pero el que más me llamó la atención fue Pisolithus arhizus.

Y no por bonito (parece una boñiga) ni comestible...

Lo que me interesó fue aprender que Pisolithus micorriza en las raíces de los eucaliptos estableciendo una relación mutualista (beneficiosa para ambos).

El eucalipto mejora así su acceso a nutrientes y agua porque las hifas de Pisolithus forman una red (micelio) con mayor capacidad para explorar el suelo.

Y no sólo eso: las micorrizas también facilitan la comunicación mediante señales químicas entre los árboles.

Toma ya.

Actúan como verdaderas extensiones de las raíces, interconectadas con ellas y con filamentos más finos para llegar donde el árbol no puede.

Pisolithus arrhizus. En inglés tiene un apodo muy visual: «horse dung fungus«. Imagen superior: Olga Vieira Parada. Inferior: F. Rodríguez.

Ello supone cuidar el crecimiento y la salud de las árbolesy en el caso de los eucaliptos aumentar el rendimiento económico de las plantaciones.

A cambio los hongos obtienen compuestos fabricados por las plantas gracias a la fotosíntesis (p.ej. azúcares, vitaminas), además de disfrutar de un microhábitat idóneo.

La condición micorrícica no es una excepción sino la regla general en las comunidades vegetales.

Pero además de hongos en la rizosfera (la región del suelo donde se encuentran las raíces) también hay bacterias beneficiosas para las plantas, que estimulan su crecimiento facilitándoles nutrientes y hormonas, además de protegerlas de patógenos produciendo antibióticos.

Editorial Guadalmazán (2020). Autora: Rosa Porcel (@bioamara).

Todo esto lo explica con pasión y detalle Rosa Porcel (autora del blog La Ciencia de Amara) en su fascinante «Eso no estaba en mi libro de botánica«.

Pues bien. En el paisaje nevado de alta montaña podrían existir relaciones mutualistas similares (sólo que allí no hay árboles).

Si cogemos un puñado de nieve con un poco de suerte encontraremos microalgas, bacterias y hongos.

El fitoplancton en ambientes alpinos está adaptado a condiciones extremas, tanto por la temperatura y luz reinantes como por la escasez de nutrientes.

Las algas de la nieve y del hielo, de las cuales hemos tratado en otras ocasiones [1, 2], habitan tanto en altitud como en regiones polares.

Los ecosistemas biológicos necesitan una fuente de energía y que esta se transfiera de los productores primarios al resto de los seres vivos.

Luego, las relaciones que se establecen entre ellos fortalecen ciertos vínculos y condicionan el desarrollo de unas u otras comunidades, excluyendo a otras especies que compitan por los mismos recursos.

Tanto en un bosque como en un campo de nieve los organismos clave son fotosintéticos: vegetales y algas capturan la fuente de energía –en este caso luz solar– para sintetizar materia orgánica.

Lo demás son advenedizos o alianzas con bacterias y hongos. Pero quien manda, manda y en la nieve las microalgas son las jefas.

Proliferación de Chlamydomonas nivalis (clorofícea), una de las especies de microalgas habituales en zonas de alta montaña y polares. Se dice que posee aroma dulce a sandía (de ahí lo de watermelon snow). Fuente: thoughtco.com

Estudiando las manchas que crean las microalgas en distintos campos de nieve en los Alpes, Lisa Krug y col. (2020) observaron que las especies se excluían entre sí. Y junto a la microalga dominante solían aparecer bacterias específicas.

Así, en las manchas rojas dominaba Chlamydomonas (asociada con géneros de bacterias como Aquaspirillum y Rhizobium); en las verdes Chloromonas (con Hymenobacter y Ferruginibacter); y en las naranjas crisofíceas (con Clostridium y Pedobacter), entre otras muchas más…

Esas bacterias, adaptadas a ambientes extremos (psicrofílicas: capaces de vivir a <5ºC), degradan rápidamente la materia orgánica poniéndosela en bandeja a las microalgas y otros seres vivos.

Aquaspirillum serpens. Imagen coloreada (MEB). Fuente: sciencephoto

Es más. Muchas de ellas producen compuestos beneficiosos para las microalgas como sideróforos y fitohormonas (p.ej. auxinas), implicados en la absorción del hierro y la regulación del crecimiento, respectively.

Igual que las bacterias en la rizosfera del bosque.

Los cultivos de algas de la nieve (Chloromonas typhlos) mezclados con esas bacterias se ha comprobado que aumentan su crecimiento lo cual sugiere una asociación beneficiosa (e incluso aplicaciones para mejorar el rendimiento de especies de interés comercial como Chlorella vulgaris).

La repetición de ciertas microalgas y bacterias (y el dominio entre estas de los phylum Bacteroidetes y Proteobacteria), en zonas de alta montaña y polares como la costa oeste de EEUU, Japón, el Ártico y la Antártida apunta a una estructura de comunidades conservada. Esto podría obedecer a la existencia de ciertas reglas como relaciones mutualistas específicas.

En el medio acuático no cabe duda de dichas asociaciones bacterias-microalgas pero…¡siempre hay un pero!. Otros estudios sobre campos de nieve no han encontrado esas correspondencias entre bacterias y algas. Así que la cosa no está tan clara, ni mucho menos…

¿Y qué pasa con los hongos de la nieve?

Pues resulta que ellos también proliferan en manchas de algas y se ha observado que su composición puede cambiar según el color y la especie dominante.

En la nieve suelen abundar representantes del phylum Basidiomycota (p.ej. Rhodotorula, Leucosporidium, Lyophyllum y Mrakia).

Colonias de Rhodotorula marina. Fuente: jcm.riken.jp

Al igual que las bacterias no se puede descartar que los hongos establezcan asociaciones más o menos estrechas con las microalgas.

Pero apenas sabemos nada de su ecología y composición en ambientes alpinos

La mayoría se cree que son saprófitos (utilizan la materia orgánica en descomposición) o incluso parásitos (quítridos), aunque también se han encontrado ectomicorrizas (un tipo de micorrizas como las de Pisolithus con los eucaliptos).

En conclusión. No se conoce todavía con certeza la naturaleza de las interacciones entre algas de la nieve, bacterias y hongos.

Por analogía con otros ambientes cabe sospechar la existencia de relaciones mutualistas o de otro tipo que les permitan sobrevivir y apoyarse unos en otros para proliferar en condiciones extremas.

Como se suele decir en estos casos…¡more research is needed!

Referencias:

  • Brown S.P. y col. Fungi and algae co-occur in snow: an issue of shared habitat or algal facilitation of heterotrophs?. Arct. Antarct. Alp. Res. 47:729-749 (2015).
  • Guadarrama-Chávez P. y col. Hongos plantas, beneficios a diferentes escalas en micorrizas arbusculares. Ciencias 073:38-45 (2004).
  • Han X. y col. Phytohormones and Effects on Growth and Metabolites of Microalgae: A Review. Fermentation 4:25 (2018).
  • Krug L. y col. The microbiome of alpine snow algae shows a specific inter-kingdom connectivity and algae-bacteria interactions with supportive capacities. ISME J. 14:2197-2220 (2020).
  • Porcel R. Eso no estaba en mi libro de Botánica. pp. 379. Ed. Guadalmazán (2020).
  • Terashima M. y col. Microbial community analysis of colored snow from an alpine snowfield in northern Japan reveals the prevalence of betaproteobacteria with snow Algae. Front. Microbiol. 8:1481 (2017).
  • Yakimovich K.M. y col. Alpine Snow Algae Microbiome Diversity in the Coast Range of British Columbia. Front. Microbiol. 11:1721 (2020).

Lo que el viento se llevó

Imagen de portada: Iguazú. Autor: F. Rodríguez

Junio de 2002. Una tubería gotea y forma un charco en la acera del campus de la Universidad de Aveiro. En él se agitan dinoflagelados diminutos (Esoptrodinium) a velocidad de vértigo. Luego, cuando el charco se evapora, descansan en el sedimento.

Podrían ser los únicos dinoflagelados «terrestres» que conocemos

Esoptrodinium gemma. Abreviaturas: Núcleo (N); Cloroplastos (Ch); Mancha ocular (E); Vacuola digestiva (Fv). Los quistes (imagen d) están mezclados con un cultivo de Chlamydomonas. Fuente: Calado y col. (2006).

Pero antes de tratar sobre ellos saltaremos desde Portugal al otro lado de un charco más grande…

Bosque subtropical de Iguazú. Autor: F. Rodríguez

Los bosques lluviosos tropicales de América se denominan Neotropicales y son los mayores del mundo, con una superficie similar a la de Argentina.

Cumplen una función muy importante en la regulación del clima porque aseguran precipitaciones regulares, amortiguan los efectos de las inundaciones, sequías y erosión, etc.

También representan un inmenso depósito de carbono aunque al contrario de la creencia popular su producción neta de oxígeno es despreciable.

La razón es que el oxígeno que liberan durante la fotosíntesis se consume en la fotorrespiración de la propia vegetación y en la descomposición de la materia orgánica.

El O2 que respiramos se lo debemos básicamente al fitoplancton (cianobacterias y microalgas), que comenzó a producirlo cientos de millones de años antes de que hubiesen brotes verdes sobre la tierra.

En los bosques tropicales se calcula que viven el 50-70% de las especies de seres vivos. Pero esa diversidad macroscópica ¿la encontraríamos también a escala microscópica?

Animales varios en los bosques de Iguazú. Ninguno tan interactivo como los coatís (columna izquierda, centro). Autor: F. Rodríguez

Los protistas son seres eucariotas unicelulares entre los que se cuentan las microalgas. Ni animales, ni plantas, los protistas ocupan un reino aparte. Nunca está de más recordarlo…

Pues bien. Mahé y col. (2017) estudiaron la diversidad de protistas en muestras de suelo en bosques Neotropicales de Ecuador, Panamá y Costa Rica (de tipo arenoso, fangoso o secas en lo alto de colinas) y obtuvieron –mediante secuenciación masiva– secuencias de protistas para una región de referencia (V4) en el gen 18S rARN.

Antes de continuar, explicaré un poco de qué va la técnica que usaron...

Los genes ribosomales están presentes en todas las células (razonablemente conservados dado su rol esencial en el metabolismo) por lo que sirven de marcadores universales para estudiar la biodiversidad y reconstruir las relaciones evolutivas y taxonómicas entre los seres vivos.

Acostumbramos a ver las secuencias de ADN como una serie de bases nucleotídicas (A, T, G, C), pero si representásemos la información útil que contiene el gen 18S rARN para dichos estudios obtendríamos esto en dinoflagelados

Gráfico de entropía (variabilidad) a lo largo de 1815 bases del gen 18S rARN en 77 especies de dinoflagelados, con las 8 regiones hipervariables. Fuente: Ki (2012).

y esto otro en copépodos¿se parecen mucho verdad?

Gráfico de entropía (variabilidad) en el gen 18S rARN en 184 especies de copépodos. Fuente: Wu y col. (2015).

V4 es una región hipervariable del gen 18S rARN, la mayor entre las 8 que existen en dicho gen, con 350-450 bases.

Esa combinación de conservación inherente al 18S rARN y de regiones hipervariables (presentes en todos los organismos) es lo que permite diseñar cebadores universales* para reconstruir las relaciones evolutivas en eucariotas, llegando incluso a nivel de especie.

*Los cebadores son fragmentos cortos de bases nucleotídicas que señalan a la enzima polimerasa el lugar de inicio para amplificar fragmentos de ADN. Universales quiere decir que sirven para que dicha enzima sintetice el ADN de cualquier organismo para la región objetivo (en este caso la región V4 – 18S rARN). En microalgas tanto V4 como V9 ofrecen resultados comparables.

Sigamos. Mahé y col. (2017) emplearon el método Illumina de secuenciación masiva para obtener ¡50,1 millones! de secuencias V4 de protistas. El equipo que usaron permite amplificar con fiabilidad fragmentos de ADN de alrededor de 500 bases. Aquí van sus resultados…

Identificación y abundancia relativa de protistas en el suelo de 3 bosques neotropicales (secuencias totales (reads) y UTOs (en inglés OTUs)). Fuente: Mahé y col. (2017)

Los protistas eran hiperdiversos y dominaban con mucho los parásitos de animales (Apicomplexa), principalmente aquellos de invertebrados. En concreto el 84% de las secuencias y la mitad de UTOs (Unidad Taxonómica Operacional: todo aquello que no quede «sin clasificar» y pueda agruparse en un taxón en los resultados finales).

Lo que más nos interesa aquí es que identificaron como microalgas al 4% de UTOs en el suelo (clorofíceas, haptofíceas, rodofíceas y dinoflagelados). ¿Cómo es posible?

Cianobacterias y clorofíceas pueden vivir sobre sustratos rocosos o simbiontes en líquenes sobre diversas superficies; euglenofíceas, crisofíceas y diatomeas también son habituales en suelo terrestre. Pero en el caso de dinoflagelados (y haptofíceas hasta donde yo sé) no se conocen especies cuyo hábitat incluya el suelo terrestre.

De haberlos cabría esperar que su modo de vida y las comunidades fuesen muy diferentes a las acuáticas. Y no fue así...

Tal fue la sorpresa que en un trabajo posterior se revisaron las secuencias de dinoflagelados del suelo neotropical (Gottschling y col., 2020) y encontraron un poco de todo (representantes de especies fotosintéticas y heterótrofas, marinas y de agua dulce, en los órdenes Gymnodiniales, Peridiniales y Suessiales).

La hipótesis, a falta de documentar la existencia inequívoca de dinoflagelados «terrestres», es que hayan llegado desde el aire llevados por el viento.

Ilustración de Esoptrodinium. Autor: Fawcett R.C.. Fuente: Fawcett & Parrow (2014).

Y sólo se conoce un candidato a dinoflagelado «terrestre», que por cierto apareció en el estudio de Gottschling y col. (2020): Esoptrodinium.

El del charco de Aveiro ¡sí!

Se trata de un género extrañísimo del orden Tovelliales descrito en 1997 (Javornický).

Y digo extraño porque poseen un cíngulo incompleto (surco transversal que rodea a toda la célula en la mayoría de dinoflagelados) y un pedúnculo como una trompa por el cual ingieren a sus presas.

Se han encontrado en agua dulce y sedimentos terrestres. La mayoría de especies de Esoptrodinium tienen cloroplastos aunque se alimentan de otras microalgas.

Necesitan luz para crecer en el laboratorio (incluso las especies heterótrofas) y son depredadores generalistas: ingieren presas de múltiples grupos con tal de que posean un tamaño adecuado. Los mejores resultados se han obtenido con criptofíceas (Cryptomonas ovata).

Esoptrodinium es el único candidato a dinoflagelado «terrestre» porque se ha descubierto en charcos en el interior de invernaderos, en prados después de llover (lejos de cuerpos de agua estables), o en una acera de Aveiro (Calado y col. 2006).

Además poseen un superpoder muy útil en tierra: resisten más allá de lo imaginable al calor. Y lo sabemos porque a Fawcett & Parrow (2014) se les estropeó el incubador donde crecían los cultivos y sus quistes sobrevivieron ¡2 días a más de 45°C!

Referencias:

  • Calado A. y col. Ultrastructure and LSU rDNA-based phylogeny of Esoptrodinium gemma (Dinophyceae), with notes on feeding behavior and the description of the flagellar base area of a planozygote. J. Phycol. 42:434–52 (2006).
  • Fawcett R.C. & Parrow M.W. Mixotrophy and loss of phototrophy among geographic isolates of freshwater Esoptrodinium/Bernardinium sp. (Dinophyceae). J. Phycol. 50:55–70 (2014).
  • Gottschling M. y col. The windblown: possible explanations for dinophyte DNA in forest soils. Euk. Microbiol. 0:1-6 (2020).
  • Javornický P. Bernardinium Chodat (Dinophyceae), an athecate dinoflagellate with reverse, right-handed course of the cingulum and transverse flagellum, and Esoptrodinium genus novum, its mirror-symmetrical pendant. Arch. Hydrobiol. Suppl. 122 (Algol. Stud. 87):29–42 (1997).
  • Ki J.-S. Hypervariable regions (V1–V9) of the dinoflagellate 18S rRNA using a large dataset for marker considerations. J. Appl. Phycol. 24:1035–1043 (2012).
  • Mahé F. y col. Parasites dominate hyperdiverse soil protist communities in Neotropical rainforests. Nat. Ecol. Evol. 1:0091 (2017).
  • Wu S. y col. Taxonomic resolutions based on 18S rRNA genes: a case study of subclass Copepoda. PLoS ONE 10(6): e0131498 (2015).

El muro entre ciencia y periodismo

Imagen de portada: the clever pm

Una parte fundamental de la ciencia es su difusión: tanto los propios científicos como la sociedad deben tener acceso a la información que genera la investigación, al menos a la financiada con fondos públicos.

Difusión y comunicación de la ciencia (Grupo de análisis científico sobre coronavirus del ISCIII, 19 abril 2020).

En 2020 hemos tenido sobredosis de ciencia en los medios. Todavía me pellizco cuando encuentro artículos sobre la pandemia en la web del MARCA.

De repente conceptos como virus, PCR, anticuerpos y vacunas son la prioridad de miles de personas que deseamos entender de qué va todo esto para tomar la mejor decisión.

Fuente: SINC.

Necesitamos información veraz; para dudas y confusión ya nos bastamos nosotros mismos.

Pero la realidad es compleja y cambiante así que los mensajes simples de «un virus de laboratorio» o «un plan de las farmacéuticas» calan por vacíos que sean en personas de diversa formación intelectual.

La vacuna contra ello es la cultura científica.

Lo habitual es que obtengamos la información en medios de comunicación y RRSS.

Confiamos en los PDC (Periodistas, Divulgadores y Científicos) que han hecho el esfuerzo de hacerla inteligible -con contenidos y formatos adaptados- para el público general.

Aunque la difusión y la divulgación están muy vinculadas, tienen diferencias sustanciales.

La difusión de la ciencia es una actividad cuyo mensaje apunta a un público especializado en un determinado tema. La divulgación, por el contrario, busca que el mensaje sea asequible para todo tipo de personas.

citnova.gob.mx

Los avances en ciencia se avalan mediante papers (tal es el caso de las vacunas anunciadas a bombo y platillo en comunicados de prensa y poco después publicadas en revistas especializadas).

El lenguaje de los papers es técnico así que cualquier comunicación a la sociedad debería contrastarse con los autores, instituciones o científicos del mismo campo de investigación.

Quién mejor que la fuente para explicar la motivación y las implicaciones de su trabajo ¿no?

Si los avances científicos no se cuentan –o no se cuentan bien-, la ciencia pierde buena parte de su sentido. Si la ciencia en sí está en constante evolución, también lo está su difusión.

Difusión y comunicación de la ciencia (ISCIII, 19 abril 2020).

En el caso de la prensa suele tratarse de comunicación científica y no tanto de divulgación. La diferencia entre ambas estriba en que la primera engloba a la difusión de informaciones que sean novedosas y de actualidad.

Margarita del Val (CSIC) es una de las científicas con más presencia en los medios españoles durante la pandemia. Fuente: Cuatro.

En cambio, la divulgación pretende acercar la ciencia a la sociedad con el objetivo de enseñar y formar. Es decir: promover la cultura científica.

El hecho de que un periodista contacte a un investigador suele despertar recelos en este último. Sobre todo si no suele atender a los medios.

Pero igual que con la divulgación, en el caso de la comunicación científica sólo se trata de romper el hielo y «derribar el muro».

A investigadores y tecnólogos nos cuesta salir de nuestra zona de confort y pisar el terreno de la comunicación porque no controlamos el mensaje final ni conocemos el medio.

Creemos que nuestro trabajo perderá rigor o que si les damos un pollo lo convertirán en un pavo real para hacerlo más atractivo. Yo que sé. Cada cual con sus razones.

Pero pensar que la ética científica es superior a la periodística no me parece justo. Son profesiones con ritmos y códigos distintos.

¿La publicación de documentos (artículos o informes científicos) y desarrollos tecnológicos son premio suficiente para la investigación?

Doc Brown. Fuente: aberdaneian

Hasta hace poco puede que sí. Pero hoy en día creo que remite a la caricatura del científico ensimismado en su experimento. Y nada más lejos de la realidad ¿verdad?

Pues lo mismo sucede con el periodismo -u otras profesiones (¡que se lo digan a los profesores!)- que encorsetamos con prejuicios y tópicos anacrónicos.

Obviar la comunicación científica es cortar puentes entre nuestro trabajo y la sociedad.

¿Cuáles son los mecanismos que tiene la ciencia para llegar a los propios científicos y a la sociedad?

Revistas científicas, congresos, periodismo científico, medios de comunicación, plataformas de divulgación, redes sociales, ciencia ciudadana…Son muchas las formas de difusión y comunicación de la ciencia.

Difusión y comunicación de la ciencia (ISCIII, 19 abril 2020).

El centro de la actividad científica es generar conocimiento (básico, aplicado, más o menos útil, no abriré ese melón). Pero la divulgación y comunicación científicas son la dimensión social de nuestro trabajo que enriquece y beneficia a ambas partes -centros de investigación y sociedad-.

La difusión social de la ciencia no es sólo dar charlas en colegios, que también, o participar en jornadas de puertas abiertas, que también, sino intervenir cuando corresponda en medios de comunicación y plataformas de divulgación científica.

María Jiménez cantando «La lista de la compra», con La cabra mecánica. Fuente: lacabramecanica

La ciencia se ha ganado un espacio fijo en los medios porque la gente se interesa cada vez más por la tecnología y la cultura científica.

El personal en centros públicos de investigación juega un papel importante a la hora de comunicar su trabajo para que el mundo parezca «más amable, más humano, menos raaaroo…».

Miren si no a Iker Jiménez; le llevó su tiempo, pero…

La ciencia es cultura. Como ciudadanía, deberíamos reclamar una inversión en comunicación social de la ciencia que nos ofrezca mejores herramientas para afrontar el día a día y para poder participar plenamente y de manera informada del debate democrático de las políticas científicas que, al final, no nos son tan ajenas.

Ciencia é cultura (Leonor Parcero, Nós Diario, 17-VI-2020)

La comunicación científica requiere un esfuerzo, claro que sí.

No siempre es posible. Pero cuando reclamamos mejores condiciones, más financiación, más personal, debemos pensar también qué ofrecemos y cómo lo comunicamos para que la sociedad valore dichos asuntos y los haga suyos también.

La sociedad es nuestra familia, amigos, la cajera del super, el frutero y los periodistas que se interesan por nuestro trabajo para elaborar noticias en los medios de comunicación.

Los mismos medios que consultamos todos los días en busca de información.

No se me ocurre mejor forma de terminar que con estas palabras de Carles Borrego (investigador del ICRA) al periodista Javier del Pino («A vivir que son dos días«, Cadena SER, 06-XII-2020): «Encantado de que nos contacteis porque esto indica un interés«.

Referencias:

Tierra de diatomeas

Imagen de portada: euroscientist.com

Las diatomeas son hormiguitas que trabajan en silencio desde hace 240 millones de años produciendo oxígeno, alimentando gran parte de la vida acuática y dejando un reguero de esqueletos de sílice en los sedimentos.

Tanto llevan sobre el planeta que muchos de esos sedimentos ya no están bajo el agua sino que forman parte del suelo que pisamos…ajá.

Órbita Laika, capítulo 5. En la imagen Eduardo Sáenz de Cabezón (izda.) y Ricardo Moure Ortega (dcha.). Fuente: RTVE.

Apuesto a que conocen «Órbita Laika», un programa (perdón ¡programón!) de divulgación en La 2 que emite este año su 6ª temporada.

Si no lo conocen ya están avisados, merece mucho la pena.

Pues bien. En el capítulo 5 (02-XI-2020), «Materiales alucinantes», mencionaron la diatomita y me lo apunté ipso facto para desarrollar en el blog.

¿Qué es la diatomita?

Pues una roca sedimentaria de sílice proveniente de fósiles (frústulas) de diatomeas.

Fuente: geologiaweb

El componente principal de la diatomita es ópalo-CT (cristobalitatridimita; SiO2 · nH2O), aunque suele incluir otros tipos de ópalo, cuarzo e impurezas diversas (incluyendo restos de materia orgánica de las diatomeas).

La sílice de las diatomeas es ópalo-A (amorfa), pero su inestabilidad hace que durante la diagénesis se transforme en ópalo-CT.

El ópalo les sonará porque es una piedra preciosa, pero las que se emplean en joyería son otras variedades…

La diatomita (o «tierra de diatomeas») tiene aspecto blancuzco, parecida a la tiza o coloreada según las impurezas que contenga. Es poco densa, conduce mal el calor, el sonido y la electricidad…

…pero sobre todo es muy porosa gracias a las frústulas de las diatomeas que literalmente están agujereadas. Se calcula que en 16 cc3 suele haber ¡entre 40-70 millones de diatomeas!

¿Dónde se encuentran los mayores depósitos?

Fuente: geology.

Según datos de 2017, los principales productores mundiales fueron EEUU, Chequia, Dinamarca y China.

Y luego vienen una serie de países con producciones intermedias: Argentina, Perú, Japón, México, etc.

Así pues, los depósitos de diatomita se encuentran en muchas partes del mundo y su formación data desde el Mioceno (23,5 m.a.) hasta el presente…

En España toda la diatomita procede de una sola región: Albacete.

Los fósiles en la diatomita corresponden a géneros actuales como Melosira, Nitzschia y Coscinodiscus -en el medio marino- o Stephanodiscus, Cymbella y Achnantes -en agua dulce-.

Las diatomeas son un grupo muy diverso pero en cambio son muy pocas especies las que aparecen en la diatomita.

Detalle de los poros en una diatomea del género Coscinodiscus. Autores: J. Méndez y F. Rodríguez (MEB del C.A.C.T.I., Universidade de Vigo).

¿Y por qué les hablo de la diatomita?

Porque en 1866 un químico sueco, Alfred Nobel, inventó la dinamita combinando nitroglicerina y diatomita.

Alfred Nobel (1833-1896). Fuente: legacy.

En aquellos tiempos manejar nitroglicerina era solo para valientes dada su inestabilidad y la facilidad con la que explotaba al menor descuido. Nobel ideó la forma de estabilizarla mezclándola con diatomita para formar una pasta moldeable y transportable con garantías.

La porosidad de la diatomita le confiere la propiedad de absorber líquidos como una esponja, pudiendo chupar hasta el 150% de su peso en agua. Así, un líquido tan peligroso como la nitroglicerina quedaba atrapado y listo para detonar mediante un sistema que también diseñó Nobel.

Diatomita vista al microscopio (Celite 535, comercializada por Sigma-Aldrich.
Fuente: microlabgallery.

Ahora vamos con la historia que le llevó a este invento.

Años antes Nobel había trabajado en un laboratorio privado en París.

Allí conoció a Ascanio Sobrero, otro químico italiano que había descubierto la nitroglicerina en 1847.

Nobel era hijo de un fabricante de armas. Cuando regresó en 1863 a su país tuvo la brillante idea de continuar trabajando con nitroglicerina como explosivo, en lo que debía de ser la investigación más temeraria de la época.

Tanto que durante los siguientes experimentos fallecieron varias personas, incluido su hermano Emil, y el gobierno sueco le prohibió continuar con aquel descalabro en Estocolmo.

Así que Nobel trasladó su laboratorio a una barcaza en el lago Mälaren para no comprometer más que a sus ocupantes y a algún pescadito que cruzase por el lugar y momento equivocados. La frase de «todo por la ciencia» parece hecha para Nobel.

Y en aquel laboratorio flotante combinó la nitroglicerina con el kieselguhr (diatomita en alemán) y patentó la dinamita. La demanda de su invento en construcción y armamento fue de tal calibre que le hizo multimillonario, instalando fábricas en más de 20 países.

La dinamita-extra de Alfred Nobel.
Fuente: nobelprize

El final de la historia es bien conocido.

A su muerte, en 1896, Nobel incluyó en su testamento el deseo de donar la mayor parte de su patrimonio para crear unos premios.

Se otorgarían a quienes contribuyeran al beneficio de la humanidad en los campos de la física, química, fisiología o medicina, literatura y paz.

Los premios Nobel se concedieron por primera vez en 1901 en Estocolmo, la ciudad en la que le habían prohibido realizar los arriesgados experimentos que cimentaron su fortuna.

¿Para qué usamos la diatomita hoy en día?

Fuente: blog.seccionamarilla

Pues todavía se usa para fines explosivos aunque sus principales aplicaciones están en el filtrado de bebidas (cerveza, vino), tratamientos de agua (para consumo humano, piscinas), relleno en plásticos, aislante térmico…

…y también como aditivo en cemento, cosméticos, arena para gatos, dentífricos (por su poder abrasivo), jardinería, insecticida, etc.

Eso sí, la diatomita destinada para su uso en personas, animales o plantas debe tener origen continental (agua dulce) ya que los depósitos marinos incluyen sales que impiden su empleo en dichos casos.

Referencias:

-Alfred Nobel’s life and work. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2020. Tue. 24 Nov 2020.

-Cermeño P. Las diatomeas y los bosques invisibles del océano. Colección ¿Qué sabemos de? Catarata, CSIC. pp. 93. (2020).

-Diatomita y Trípoli 2016. IGME, Panorama minero 2017, pp. 9.

-Hernández Cañavate J. Kieselgur: métodos de ensayo y propiedades filtrantes. El kieselgur español y su activación. Anales de la Universidad de Murcia (Ciencias) XIII, nº2, pp. 111. (2010).

-Perfil de mercado de la diatomita. Dirección general de desarrollo minero, Secretaría de Economía (México). pp. 45 (2020).

-Fuentes web: spectralevolution ; alsum

Desde Rusia con una FAN

Imagen de portada: Daniela Bianchi & Sean Connery [From Russia with love, 1963] Fuente: foursquare.

Las floraciones algales nocivas (FANs) son habituales en latitudes bajas y medias. Las FANs y los FANs del blog sabéis que pueden poner en riesgo la salud y la vida de personas y fauna marina. Sobran ejemplos en las costas de los cinco continentes.

Lo que sí llama la atención es un episodio tóxico masivo en zonas remotas como Kamchatka (en la Rusia de Putin).

Vamos pues con una entrada de catástrofes ¡y nombres de prensa rusa que molan mucho!

A finales de septiembre el agua de la playa de Khalaktyrsky cambió de color y cobró un tufillo anormal.

Residentes y surfistas sufrieron vómitos, fiebre, sarpullidos, hinchazón en los párpados, incluso quemaduras en las córneas.

Unas 20 personas necesitaron atención hospitalaria…

…y en cuestión de días se amontonaron en la costa cadáveres de invertebrados (erizos, estrellas de mar, cangrejos, pulpos), aunque también peces (salmones) y algunas focas.

Desolador panorama en Kamchatka (8 octubre 2020). Autor: Dmitry Sharomov/Greenpeace Russia via Reuters

Acompañados por espuma amarillenta y fétida a lo largo de kilómetros.

El gobernador regional (Vladimir Solodov, luego hablaremos de él) anunció la sospecha de un vertido contaminante y la existencia de estudios para confimarlo.

Las miradas recaían -entre otros- sobre unos depósitos militares de combustible. Se hablaba de aceite, fenol y del color poco católico de un río.

Greenpeace lo calificó de desastre ecológico enviando un equipo a la zona y solicitando una investigación independiente sobre el suceso.

Pues bien. Según fuentes oficiales los análisis de agua no detectaron niveles elevados de contaminantes. ¿Qué podría ser entonces?

Recogiendo muestras en la playa de Khalaktyrsky, de origen volcánico y arenas negras. Autor: Vladimir Solodov. Fuente: The Siberian Times

Al comienzo Solodov no consideró la posibilidad de las microalgas tóxicas.

Le parecía «cómico» y «fake» que pudiesen provocar tal devastación. Pero luego confesó su desconocimiento al respecto.

Y que la fauna haya sufrido daños en cientos de kilómetros (eso dice al menos), no le encaja con causas antropogénicas.

Así que deben ser naturales, en concreto una FAN, como confirma la Academia de Ciencias de Rusia.

Solodov está convencido de que deben presentarse todos los datos y discutirlos en foros científicos. Pasó de incrédulo a querer organizar ¡una conferencia internacional!.

Por si tienen curiosidad aquí habla de todo ello para Russia Today. Y que bien habla Vladimir, por cierto. No es broma.

La ocurrencia de mareas rojas y/o FANs en Kamchatka no es nueva. De lo que no hay apenas registros es de daños tan espectaculares. La Sociedad Geográfica de Rusia notificó la muerte masiva de animales bentónicos entre 5 y 15 metros de profundidad.

A finales de octubre las declaraciones tanto desde la Academia de Ciencias de Rusia (Andrey Adrianov; 24-X-2020, TASS), como del ministro de recursos naturales (Dmitry Kobylkin; 23-X-2020, refrl.org) expusieron las razones de la catástrofe: una combinación de toxinas e hipoxia por un bloom de dinoflagelados (Karenia).

Tatyana Orlova. Fuente: Meduza.

Tatyana Orlova es una investigadora rusa dedicada por completo al estudio de FANs y mareas rojas.

Ella misma examinó las muestras y explicó días antes en Meduza (13-X-2020; The Real Russia, Today) que las mareas rojas son recurrentes en Kamchatka, aunque no todas son tóxicas ni ocasionan desastres (al menos visibles) como los de 2020.

En una región como Kamchatka no sería de extrañar que hechos así pasen desapercibidos, pero en este caso hubo personas presentes y las corrientes llevaron los restos de fauna hacia la costa.

A Orlova le parece exagerado el ruido mediático para la cantidad de animales afectados. Y que los controles sanitarios actuales minimizan el riesgo de intoxicaciones alimentarias.

Ha sido un verano cálido en la zona y quizás se hayan dado condiciones especialmente idóneas para el desarrollo de esta proliferación.

A estas alturas surgen tres preguntas (1) ¿Qué sabemos de las FANs en el este de Rusia? (2) ¿Qué especie de Karenia podría ser? y (3) ¿Dónde conseguir camisetas de Russia Today?

Intentaré contestar a las dos primeras…

¿Qué sabemos de las FANs en el este de Rusia?

La costa este de Rusia aporta el 80% de los recursos pesqueros y acuícolas del país, así que las FANs suponen una seria amenaza para la economía y la salud pública. El primer caso de envenenamiento por toxinas paralizantes (PSP) ocurrió en 1945: unos marineros se intoxicaron con mejillones y 2 de ellos fallecieron.

Especies tóxicas de fitoplancton identificadas en el este de Rusia. Fuente: Orlova y col. (2002).

En 1973 hubo otro episodio de PSP: otra vez mejillones y 2 muertos (niños en este caso).

En ambas ocasiones se identificó como responsable al dinoflagelado Alexandrium tamarense.

Pero la mayoría de mareas rojas en la región son inocuas. Principalmente por nuestra querida Noctiluca scintillans, ciliados (Mesodinium rubrum) y múltiples especies de diatomeas.

Las microalgas que originan FANs -y a veces mareas rojas- son diatomeas (Pseudo-nitzschia), rafidofíceas (Heterosigma y Chattonella) y dinoflagelados (Alexandrium, Prorocentrum y Karenia).

Al igual que otras zonas del mundo la costa este de Rusia ha registrado un aumento aparente en la intensidad y frecuencia de FANs desde los 80′.

La escasez de estudios sobre este asunto y la necesidad de monitoreo de FANs han sido denunciadas por investigadoras como Orlova en varias publicaciones científicas. No sé si con mucho éxito…

¿Qué especie de Karenia podría ser?

En la costa del Pacífico de Rusia se han identificado dos especies tóxicas: K. brevis y K. mikimotoi.

De ellas solamente constan FANs de K. mikimotoi en el sureste de Rusia (Amursky Bay), a una latitud similar a la del norte de España. Así que yo apostaría por ella.

La mayoría de especies del género Karenia (10) son tóxicas o nocivas. La más (tristemente) famosa es K. brevis (The Florida Red Tide).

Pero K. mikimotoi es otro serial killer en Asia y Europa, muy capaz de provocar mortandades masivas en peces e invertebrados (muy raramente síntomas de intoxicación en personas).

El listado de sus fechorías llena casi 2 páginas completas en un artículo de revisión de Li y col. (2019).

Registros históricos de blooms (1934-2018) de Karenia mikimotoi. Fuente: Li y col. (2019).

Uno de los primeros eventos data de 1935 en Japón, con la muerte de peces y ostras. Y en Europa un tal Gymnodinium aureolum -que mataba peces- se identificó en el 2000 como K. mikimotoi.

Su distribución es global y soporta un amplio rango de temperatura y salinidad (con registros entre 4-31 ºC y 9-35 de salinidad). K. mikimotoi tolera también un amplio rango de luz y posee una composición de pigmentos espectacular.

Cromatograma de carotenoides relacionados con la fucoxantina en Karenia mikimotoi (CCMP429). Fuente: Zapata y col. (2012).

Su diversidad de carotenoides hacen que parezca un pavo real al lado de sus congéneres (o de cualquier otro dinoflagelado).

Su cromatograma me quedó grabado desde los tiempos de mi tesis estudiando pigmentos por HPLC.

Y no deben ser un adorno sino parte de la explicación de su éxito ecológico.

La mayoría de compuestos tóxicos en Karenia no se han identificado adecuadamente y no sabemos a ciencia cierta por qué K. mikimotoi resulta tan letal para tantos organismos marinos.

No sintetiza las temibles brevetoxinas de K. brevis. Se conocen algunas sustancias con actividad hemolítica e ictiotóxica (p.ej. esteroles y PUFAs: ácidos grasos poliinsaturados) y que sus efectos tóxicos están asociados al contacto directo con las células, no tanto al agua.

Otra imagen de la playa Khalaktyrsky en octubre de 2020. Autora: Kristy Rozenberg. Fuente: The Siberian Times.

Los intentos que se han hecho por aislar toxinas en K. mikimotoi han resultado en la obtención de compuestos sin apenas toxicidad…

Además, el declive de sus proliferaciones puede provocar hipoxia/anoxia en el mar.

Aunque se cree que en su caso no es lo más importante en relación a los daños sobre la fauna marina.

Y así termina la entrada de hoy. Toca esperar a que los colegas rusos -Orlova entre ellos- confirmen si K. mikimotoi fue la responsable del bloom y las condiciones en las que proliferó. Los efectos del calentamiento global siempre planean sobre estos fenómenos naturales ¿verdad?

Agradecimientos: a Xulio Valeiras por enviarme la noticia a partir de la cual tiré del hilo para elaborar esta entrada.

Referencias:

  • Brand L.E. y col. Karenia: The biology and ecology of a toxic genus. Harmful Algae 14:156-178 (2012).
  • Hansen G. y col. Comparative study of Gymnodinium mikimotoi and Gymnodinium aureolum, comb. Nov. (=Gyrodinium aureolum) based on morphology, pigment composition, and molecular data. J. Phycol. 36:394–410 (2000).
  • Li X. y col. A review of Karenia mikimotoi: Bloom events, physiology, toxicity and toxic mechanism. Harmful Algae 90:101702 (2019).
  • Orlova T.Y. y col. Harmful algal blooms on the eastern coast of Russia. Harmful Algal Blooms in the PICES Region of the North Pacific (PICES Scientific Report No. 23, pp. 47–73 (2002).
  • Vernishin A.O. & Orlova T.Y. Toxic and harmful algae in the coastal waters of Russia. Oceanology 48:524-537 (2008).
  • Zapata y col. Pigment-based chloroplast types in dinoflagellates. MEPS 465:33-52 (2012).

Una hucha con sorpresa

Imagen de portada: Sinophysis canaliculata. Autoras: M. García-Portela/I. Pazos

En verano de 2008, recién llegado al IEO de Vigo, asistí a la charla de una estudiante de doctorado: Laura Escalera Moura. Ella también acababa de llegar -en su caso de una estancia en la Universidad de Hiroshima.-

Cabo Muroto (Kochi, Japón). Fuente: tripadvisor

La tesis de Laura se centraba en dinoflagelados tóxicos del género Dinophysis pero las muestras del cabo Muroto le reservaban una sorpresa de nombre muy similar: Sinophysis.

En concreto Sinophysis canaliculata, una especie bentónica descubierta en 1999 en islas tropicales del Índico.

Lo de «canaliculata» le viene por un corte en la zona central de la célula que recuerda a la ranura de una hucha.

Aunque en vez de monedas está llena de otras «cosas» como veremos a continuación.

La describieron a partir de células aisladas de algas sobre corales muertos en la isla de La Reunión y explicaron que era «heterotrophic, lacking any chloroplasts» (Quod y col. 1999).

Y el cuento quedó así…

Sinophysis canaliculata. Fuente: Quod y col. (1999).

…hasta que en 2008 Laura y sus colegas japoneses iluminaron las Sinophysis bajo un microscopio de epifluorescencia y en el interior de las huchitas se encendió una pléyade de bolitas naranjas.

Sinophysis canaliculata. Fuente: Escalera y col. (2011).

Ese tipo de fluorescencia revelaba que S. canaliculata poseía ficoeritrinas, unos pigmentos propios de cianobacterias fotosintéticas.

¿Restos de alimento? ¿endosimbiontes? ¿qué diantres de cianobacterias eran?

Para responder a esas preguntas estudiaron las Sinophysis usando microscopía electrónica de transmisión (MET) y genética.

Con la primera técnica vieron las tripas de las Sinophysis mediante secciones celulares. Con la segunda el objetivo era averiguar el nombre y apellidos de las cianobacterias.

Las imágenes de MET demostraron que las cianobacterias estaban libres o rodeadas por una membrana doble –y no en vacuolas digestivas– confirmando así que eran endosimbiontes y no restos de comida.

Imagen MET de Sinophysis canaliculata. Los endosimbiontes (Cy) están señalados con flechas. Fuente: Escalera y col. (2011).

La genética sin embargo no pudo señalar ni el género de las cianobacterias. Nadie en el mundo mundial las había aislado antes, libres o endosimbiontes, para examinarlas con detalle y darles un nombre. Probaron a cultivarlas fuera del huésped, pero sin éxito (Escalera y col. 2011).

Y el cuento continuó así…

…hasta que en 2015, muestreando en charcas costeras de Canarias encontramos unas Sinophysis rosadas entre los dinoflagelados bentónicos de varias islas (entre ellas Lanzarote de donde procede este vídeo).

Por aquel entonces otra estudiante de doctorado en nuestro grupo del IEO de Vigo (María García Portela), se puso manos a la obra con ellas.

Una por una llegamos a juntar 400 Sinophysis para averiguar si eran tóxicas o no (y fue que no: al menos los resultados salieron negativos).

Sinophysis canaliculata. Fuente: García-Portela y col. (2017).

Usando microscopía de epifluorescencia y electrónica de barrido (MEB) confirmó que se trataba de S. canaliculata y que poseía cianobacterias en su interior.

Y los resultados genéticos concluyeron que eran iguales a las de Laura.

Que fuesen iguales en Japón y en Canarias apoya que dichas cianobacterias sean endosimbiontes específicos de S. canaliculata

aunque su relación es temporal.

A pesar de que teníamos muchos individuos, estos languidecían a ojos vista y no se dividían: subsistían para morir en pocos meses.

Lo mismo les ocurre a especies fotosintéticas de Dinophysis cuando no tienen a su presa (Mesodinium) para reponer los cloroplastos temporales que se degradan (en este caso de criptofíceas).

Existen dinoflagelados tropicales como Ornithocercus, Histioneis o Citharistes, que también poseen cianobacterias endosimbiontes o ectosimbiontes (en estructuras exteriores).

Curiosamente todos ellos son Dinophysiales como Sinophysis y Dinophysis.

Ornithocercus (A,B), Citharistes (C,D), Histioneis (E,F), Amphisolenia (G), Rhizosolenia (H). Fuente: Gavelis & Gile (2018).

Dichos dinoflagelados, al igual que S. canaliculata, obtienen gracias a sus simbiontes una fuente vital de energía y en varios casos se ha demostrado que además fijan nitrógeno atmosférico, una habilidad muy útil en los desiertos oceánicos…

Estos ejemplos de simbiosis cianobacteria-eucariota son fascinantes para comprender cómo puede evolucionar desde el contacto inicial hasta una integración total en el huésped como cloroplastos.

La «hucha» de Sinophysis canaliculata en todo su esplendor. Fuente: García-Portela y col. (2017).

Una de las hipótesis, fijándonos en esos dinoflagelados (o diatomeas) con cianobacterias externas, es que el proceso podría comenzar así y luego ser integradas en la célula (en vez de la ingestión directa que solemos dar por sentada en dinoflagelados).

En el caso de S. canaliculata todo son incógnitas…

No sabemos si sus endosimbiontes fijan nitrógeno ni cómo llegan al interior de su huésped.

Uno de sus lados (tecas) es plano (como habrán observado en el vídeo) y justo ahí poseen el canal que da nombre a la especie. Quién sabe…¡quizás les sirva para zamparse entre otras presas a las cianobacterias!

En una web llamada AQUASYMBIO encontré una ilustración muy bonita en la que pone que nosotros dijimos (García-Portela y col. 2017) que Synechocystis sp. es el endosimbionte de Sinophysis canaliculata.

Pero no es cierto. Synechocystis no está lejos genéticamente de los endosimbiontes de S. canaliculata, incluso su aspecto es similar…pero son propias de agua dulce.

Nosotros sugeríamos que podrían pertenecer al orden Chroococcales (endosimbiontes en algunas diatomeas y que pueden vivir epilíticas en zonas tropicales).

Así que les escribí al buzón para notificar cambios a la web, comentándoles tanto esto como que los primeros en identificarlas no fuimos nosotros sino Escalera y col. (2011).

Y el cuento termina así, de momento…

Referencias:

  • Escalera L. y col. Cyanobacterial endosymbionts in the benthic dinoflagellate Sinophysis canaliculata (Dinophysiales, Dinophyceae). Protist 162:304–14 (2011).
  • García-Portela M. y col. Morphological and molecular study of the cyanobiont-bearing dinoflagellate Sinophysis canaliculata from the Canary Islands (Eastern Central Atlantic). J. Phycol. 53:446-450 (2017).
  • Gavelis G.S. & Gile G.H. How did cyanobacteria first embark on the path to becoming plastids?: lessons from protist symbioses. FEMS Microbiol. Lett. 365, fny209 (2018).
  • Quod J.P. y col. Sinophysis canaliculata sp. nov. (Dinophyceae), a new
    benthic dinoflagellate from western Indian Ocean islands. Phycologia 38:87–91 (1999).

Biodiversidad y biogeografía

Imagen de portada: Racing Extinction (BSO). Fuente: discogs.com

The problem that is presented by the phytoplankton is essentially how it is possible for a number of species to coexist in a relatively isotropic or unustructured environment all competing for the same sorts of materials.

Hutchinson (1961)

Una taza de café. El agua de mar que cabe en esa taza contiene una multitud de microorganismos: virus, procariotas y eucariotas INCLUIDOS. La cuestión es ¿por qué coexisten tantas especies y qué es lo que determina su abundancia y distribución en el océano?

Muestra de plancton en la Ría de Pontevedra (junio 2013). Autor: F. Rodríguez

La respuesta no es trivial ni universal pero sí fundamental para entender el funcionamiento, estado –y futuro– de los ecosistemas. De ello se ocupa la ecología.

La biodiversidad es algo que a todos nos suena y que transmite una idea positiva: riqueza natural. Según la RAE: «variedad de especies animales y vegetales en su medio ambiente«.

La biogeografía es otra historia. Rara vez traspasa la divulgación científica o artículos de investigación. En el lenguaje coloquial la traducimos como «distribución». Y para la RAE, biogeografía es: «parte de la biología que se ocupa de la distribución geográfica de animales y plantas«.

Bien. Ahora llevemos ambos conceptos al medio marino, en concreto a las microalgas. ¿Qué factores controlan su biodiversidad y biogeografía?

Cada especie tiene unos rangos de tolerancia y óptimos de crecimiento experimentales (luz, temperatura, nutrientes, salinidad, turbulencia, etc) asociados a un nicho ecológico que la teoría clásica usa para entender el batiburrillo de especies marinas.

El medio acuático es caótico, afectando a la disponibilidad de los recursos que mantienen a su vez en equilibrio inestable a las poblaciones y sus interacciones. Las especies poseen características únicas y prosperan mejor o peor según la presión ambiental, sin excluir a las demás.

Nadie duda de los nichos ecológicos (sobran evidencias) pero ¿de verdad explican la biodiversidad y la biogeografía del fitoplancton?

La idea de nicho ecológico es fácil de entender en el caso de un oso polar. Enseguida lo imaginamos en el hielo, cazando focas, amenazado por el cambio climático. Al mismo individuo durante años y años. Quítale el hielo y adiós.

Ursus maritims. Autor: C. Michel. Fuente: BBC Earth

Pero el fitoplancton se multiplica y dispersa en el medio marino a merced de las corrientes y de los depredadores, más como un superorganismo difuso que como individuos aislados. Esa es su fortaleza.

Porque el nicho ecológico de una microalga no es como el de un oso polar: es más flexible y sus poblaciones se adaptan siguiendo los cambios ambientales gracias a tiempos de generación de horas o días.

Sallie W. (Penny) Chisholm. Fuente: @TEDxTorino

Penny Chisholm compara las células de la cianobacteria Prochlorococcus con un smartphone al que puedes descargar las apps que necesites (genes) a partir de la nube (reserva genética de la población), acorde a tus preferencias (nicho ecológico). El smartphone de un oso polar no sería tan personalizable...

Por ello es difícil predecir la respuesta del fitoplancton al cambio climático.

Entran en juego muchos factores y las especies dominantes en la población consiguen adaptar sus nichos ecológicos a nuevas condiciones en pocos años, tal y como se ha observado p.ej. en una serie temporal de 15 años en el Caribe (Irwin y col. 2015).

Tenemos muchos datos (cada vez mejores) sobre la biodiversidad y biogeografía del plancton.

Resumen gráfico de gradientes latitudinales de diversidad en el plancton, factores que la generan y tendencias futuras. Fuente: Science Direct (Ibarbalz y col. 2019).

Estudios globales como Tara Oceans demuestran que la biodiversidad disminuye del ecuador a los polos, inversamente proporcional a la productividad de las aguas…aunque el calentamiento global podría aumentar la biodiversidad en latitudes altas y reducirla en zonas «demasiado» cálidas en las próximas décadas.

Sin embargo, no tenemos una teoría ÚNICA ni demasiadas pruebas para explicar el por qué de esos datos y no otros.

Podríamos considerar que la biogeografía sólo depende de la capacidad de dispersión de los individuos.

O que todas las especies están en todas partes pero que luego la presión ambiental (los nichos, vamos), selecciona las mejor adaptadas y de ahí la biodiversidad observada.

En 2001 Stephen P. Hubell publicó la teoría neutral unificada de biodiversidad y biogeografía. En ella consideraba que todas las especies –en un mismo nivel trófico como el fitoplancton-, compiten igual de bien por los recursos.

Los nichos ecológicos no jugarían ningún papel. Resulta divertido porque no niega que los nichos existan, sino que propone que un modelo sin ellos, más simple, puede aproximarse mejor a los datos reales.

En la teoría neutral, biodiversidad y biogeografía se explican por procesos estocásticos: el balance en las comunidades locales entre multiplicación/muerte de los individuos, extinciones/inmigración de nuevas especies, y a gran escala por la limitación en la dispersión de las especies, extinciones masivas, especiación, etc.

Funcionamiento de la teoría neutral en comunidades locales. Fuente: Science Direct (Rosindell y col. 2011).

La teoría neutral estaría en un extremo y la teoría clásica de nichos en el otro. En la primera los nichos no actúan y las especies (en cada nivel trófico) son igual de competitivas. En la segunda los nichos son la fuerza dominante y las especies poseen distinto «éxito».

Pero también puede haber situaciones intermedias ¿no? Puede que la presión de los nichos no sea invisible sino más o menos intensa y que las especies fluctúen en su grado de adecuación a las condiciones ambientales. La cuestión es qué explicación produce resultados que se ajusten mejor a la biodiversidad y biogeografía registradas.

En los últimos 20 años se ha agitado un intenso debate sobre la validez o no de la teoría neutral, a través de las distribuciones observadas de las especies. Si los nichos no son importantes lo que generaría y mantendría la biogeografía de las especies es la capacidad de dispersión.

Y algunos estudios han demostrado, en efecto, que predicciones de la teoría neutral como la limitación en la dispersión explicaría el grado de conexión (composición de especies y estructura genética) entre poblaciones locales de invertebrados y plancton, manteniendo así la biogeografía (Chust y col. 2016).

Pero en el caso de la biogeografía no es fácil separar los efectos de las limitaciones por dispersión (teoría neutral) y la presión ambiental (nichos ecológicos), dado que ambas varían continuamente según el lugar y el momento de las observaciones.

Similitudes entre comunidades de diatomeas en latitudes templadas (Pacífico: azul / Atlántico: verde) y polares (Antártico: naranja). En B) los símbolos blancos indican las diferencias medidas en períodos de 0,5 M. de años. (SO) es Southern Ocean (Antártico). Fuente: Science (Cermeño & Falkowski, 2009).

Para eliminar esas interferencias Cermeño y Falkowski (2009) analizaron registros fósiles de diatomeas en latitudes templadas del Atlántico y Pacífico y el Océano Antártico en los últimos 1,5 M. de años. Y sus resultados señalaron que la biogeografía de las especies no estaba condicionada por la dispersión.

Las comunidades de regiones templadas y polares mostraban pocas especies comunes, marcando diferencias biogeográficas claras.

En cambio, las comunidades templadas del Atlántico y el Pacífico eran muy similares entre sí, reflejando que en este caso sí serían las presiones ambientales (nichos ecológicos) y no la distancia lo que determina la biogeografía de las especies de diatomeas.

Referencias:

  • Adler P.B. y col. A niche for neutrality. Ecol. Lett. 10:95–10 (2007).
  • Chust G. y col. Dispersal similarly shapes both population genetics and community patterns in the marine realm. Sci. Rep. 6:28730 (2016).
  • Cermeño P. & Falkowski P. Controls on Diatom Biogeography in the Ocean. Science 325:1539-1541 (2009).
  • Hastings R.A. y col. Climate Change Drives Poleward Increases and Equatorward Declines in Marine Species. Curr. Biol. 30:1572-1577 (2020).
  • Hubbell S.P. The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography, Princeton University Press. (2001).
  • Hutchinson G.E. The paradox of the plankton. The American Naturalist 95:137-145 (1961).
  • Ibarbalz F.M. y col. Global Trends in Marine Plankton Diversity across Kingdoms of Life. Cell 179:1084-1097 (2019).
  • Irwin A.J. y col. Phytoplankton adapt to changing ocean environments. PNAS 112:5762-5766 (2015).
  • Rosindell J. y col. The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography at Age Ten. Trends Ecol. Evol. 26:340-348 (2011).

Maneras de vivir

Imagen de portada: fuente NASA

No sé si estoy en lo cierto/Lo cierto es que estoy aquí

Otros por menos se han muerto/Maneras de vivir

Leño (1981)

Sobrevivir en el desierto es todo un reto. Y no hablo de horizontes de arena sino del mar abierto: vastos giros oceánicos donde la luz del sol penetra cien metros en un azul eléctrico que cautiva la mirada.

El color y la transparencia de esas aguas se deben a la escasez de microalgas cuyas poblaciones están limitadas –no por la luz– sino por la falta de nutrientes en los metros superiores. Son ecosistemas oligotróficos dominados por organismos de pequeño tamaño: pico- y nanoplancton.

Ethmodiscus es una diatomea de gran tamaño presente en océano abierto. La imagen procede del Índico, cerca de Reunión. Fuente: sciencephoto

Pero no se crean. También están representados los trasatlánticos del fitoplancton -diatomeas y dinoflagelados-, solo que su importancia es menor respecto a las zonas costeras.

Así como hay camellos en el Sáhara también hay microalgas grandes en medio del Pacífico.

Los camellos poseen jorobas para acumular reservas de energía en forma de grasa…y las diatomeas vacuolas para almacenar nutrientes como el nitrógeno, fósforo, etc.

En océano abierto los nutrientes y la luz están separados: los primeros abundan en las tinieblas, a cien metros de la superficie.

Esto es un problema porque sin nutrientes no hay fotosíntesis. Así que hay que buscarse la vida sobre todo si eres una diatomea grande y pesada, en desventaja –a priori- con el picoplancton.

Pero las diatomeas también se desarrollan en zonas oligotróficas mediante estrategias de vida como las de Rhizosolenia y Hemiaulus. Maneras de vivir…

Rhizosolenia forma matas de hierba marina que incluyen hasta 7 especies diferentes y que alcanzan 30 cm de longitud. Dichas colonias macroscópicas abundan en el Pacífico, Atlántico e Índico.

Imágenes de agregados y cadenas de Rhizosolenia. Fuente: Villareal y col. (2014).

Llegan a ocasionar manchas plateadas en superficie si las condiciones son propicias.

Al ser tan grandes y visibles, para no disgregarlas en los muestreos pueden recogerlas buceadores a mano.

Precisamente, en una campaña en el Pacífico, tras meter en botes varias matas de Rhizosolenia, Villareal y col. (1996) comprobaron que algunas subían a la superficie, otras se hundían y un tercer grupo tenían flotabilidad neutra. Ahora explicaremos por qué…

Las matas de Rhizosolenia migran en la vertical del agua. En superficie aprovechan la luz y consumen los nutrientes acumulados para sintetizar azúcares en la fotosíntesis. Y su flotabilidad viene dada por el estado nutricional de las células.

Las Rhizosolenia flotantes poseen más nitratos (NO3) y su menor densidad permite que asciendan a la zona iluminada (eufótica). Los azúcares que obtienen en la fotosíntesis aumentan su densidad celular y sirven de lastre para hundirlas en las tinieblas del océano.

Allí la respiración y la absorción de nuevos nutrientes (principalmente NO3), consume las reservas de azúcares soltando lastre y favoreciendo su ascenso para alcanzar de nuevo la superficie y activar la fase luminosa de la fotosíntesis.

Estas migraciones de Rhizosolenia son espectaculares por el hecho de que pueden recorrer hasta 100 metros en la columna de agua (se han calculado velocidades máximas de 6 metros por hora).

Además, este trasiego continuo les otorga un papel importante en el transporte de nutrientes desde las tinieblas a la capa iluminada del océano donde los liberan (principalmente NO3 en Rhizosolenia) y hacen disponibles para otras microalgas.

Hemiaulus sp. Fuente: oceandatacenter.

Por su parte, Hemiaulus se ha buscado una estrategia alternativa: un aliado para conseguir el nitrógeno.

Algunas bacterias y cianobacterias, como Trichodesmium, poseen la capacidad de absorber nitrógeno atmosférico (N2) para transformarlo en amonio (NH4+), salvando así la escasez de dicho elemento en el océano.

Pues bien. Hemiaulus posee una cianobacteria endosimbionte denominada Richelia intracellularis, capaz de fijar el nitrógeno atmosférico (diazótrofa) aportando a su huésped una fuente de nutrientes que no podría obtener por sí misma.

Es la misma clase de asociación que ocurre en el medio terrestre entre la bacteria Rhizobium y las raíces de las leguminosas, por ejemplo.

La fijación de nitrógeno se produce en unas células especializadas llamadas heterocistos que no hacen fotosíntesis y bloquean la entrada de oxígeno que inhibiría la reacción de la nitrogenasa (enzima encargada de transformar N2 en NH4+).

A la izquierda, imagen de epifluorescencia de Hemiaulus membranaceus (en rojo sus cloroplastos) y Richelia (amarilla). En el centro fijación de nitrógeno en Richelia (verde) usando isótopos N15/N14 y análisis nanoSIMS. A la derecha, microscopía electrónica de Hemiaulus señalando la posición de Richelia. Fuente: Musat y col. (2012).

Richelia también habita como endosimbionte en otras diatomeas como Guinardia o Rhizosolenia clevei, y epífita sobre Chaetoceros compressus, ¡pero no así en las matas de Rhizosolenia de las que tratamos antes!

Hemiaulus/Richelia suele ser más abundante en el Atlántico tropical y subtropical.

Trayecto de la campaña a lo largo de la cual se muestreó el bloom de Hemiaulus/Richelia en 1996. Fuente: Fig. 1A de Carpenter y col. (1999).

Allí se han registrado blooms masivos asociados con la pluma de agua dulce del Amazonas, con un área de 1,4 a 2,8 millones de km2 (comparable a la superficie ¡entre Perú y Argentina!).

En este sentido, Hemiaulus/Richelia también contribuye de forma importante a la incorporación de nitrógeno en el océano.

La productividad primaria de un bloom de esa magnitud es comparable a la de la columna de agua durante la proliferación anual de primavera en latitudes medias.

Sin embargo, ni Rhizosolenia ni Hemiaulus se hallan entre los géneros de diatomeas más abundantes, ni mucho menos.

Podrían entrar en el top 20, pero las diatomeas más comunes en los océanos del mundo según la reciente circunnavegación de Tara Oceans son -sobre todo Chaetoceros– y luego Fragilariopsis, Thalassiosira y Corethron.

Chaetoceros en la Ría de Vigo. Autor: F. Rodríguez.

Referencias:

  • Carpenter E.J. y col. Extensive bloom of a N2-fixing diatom / cyanobacterial association in the tropical Atlantic Ocean. MEPS 185:273-283 (1999).
  • Gómez F. y col. Distribution of the cyanobacterium Richelia intracellularis as an epiphyte of the diatom Chaetoceros compressus in the western Pacific Ocean. J. Plankton Res. 27:323-330 (2005).
  • Malviya S. y col. Insights into global diatom distribution and diversity in the world’s ocean. PNAS E1516–E1525 (2016).
  • Musat N. y col. Detecting metabolic activities in single cells, with emphasis on nanoSIMS. FEMS Microbiol. Rev. 36:486–511 (2012).
  • Singler H.R. & Villareal T.A. Nitrogen inputs into the euphotic zone by vertically migrating Rhizosolenia mats. J. Plankton Res. 27:545-556 (2005).
  • Villareal T.A. & Carpenter E.J. Nitrogen fixation, suspension characteristics, and chemical composition of Rhizosolenia mats in the Central North Pacific Gyre. Biol. Oceanogr. 6:327-345 (1989).
  • Villareal T.A. y col. Vertical migration of Rhizosolenia mats and their significance to NO3 fluxes in the central North Pacific gyre. J. Plankton Res. 18:1103-1121 (1996).
  • Villareal T.A. y col. Upward nitrate transport by phytoplankton in oceanic waters: balancing nutrient budgets in oligotrophic seas. PeerJ 2:e302 (2014).

Alfombra roja

Imagen de portada: furnitureworld

Como celebrities que son, las microalgas pueden llegar en una alfombra roja. Lo de alfombra es por las capas finas (desde centímetros hasta ∼3 metros de espesor). Y lo de roja porque suelen dominar organismos de la línea evolutiva roja como diatomeas o dinoflagelados, entre otros.

¿Quieren saber dónde y cómo se forman? Pues lean sin prisas (1x) para no perderse nada y recordar este día para siempre jamás. Ah, y tengan un chicle a mano.

¡El fitoplancton no es una nube homogénea de células!

Sus poblaciones se distribuyen de forma heterogénea –que no al azar– debido a factores que regulan el crecimiento y pérdidas (por dispersión o muerte) como el movimiento del agua, nutrientes, salinidad, temperatura, luz, predadores, etc.

Las microalgas se localizan en la capa superior iluminada donde es posible la fotosíntesis, formando agregados aquí y allá, en superficie o a decenas de metros de profundidad.

Las capas finas de fitoplancton son un tipo de agregados, generalmente en zonas costeras aunque también en el océano.

Su permanencia y extensión son muy variables: desde horas a semanas y abarcan unos pocos kilómetros ¡o centenares! (p.ej. entre el Mar del Norte y el Báltico).

Las capas finas se distinguen de los máximos de clorofila profundos en que estos pueden alcanzar decenas de metros de espesor y los cambios en la concentración de fitoplancton no son tan bruscos como en ellas.

Formación de capas finas en respuesta a perfiles verticales de velocidad y cizallamiento en el océano. Fuente: Fig. 2 en Basterretxea y col. (2020).

Suelen asociarse a gradientes de densidad (estratificación por temperatura o salinidad) y de cizalla vertical. Este palabro lo explicaré con un chicle.

El chicle (de clorofila por supuesto y mascado para que estire mejor) será el fitoplancton, y sus manos la velocidad del agua. Sujétenlo por los extremos con ambas manos en posición vertical. Opcional >> piensen en el rumor del mar para meterse en el papel.

Ahora, con la mano de arriba, estiren el chicle hacia un lado (pero sujétenlo firme por abajo). Algo así es la cizalla vertical: un gradiente de velocidades (rápidas en superficie y lentas en profundidad) a resultas del cual puede formarse una capa fina. En la figura siguiente lo denominan Straining (a).

En ella se ilustran varios mecanismos físicos y biológicos para explicar la observación de capas finas en el medio natural.

Mecanismos propuestos para la formación de capas finas. Fuente: Fig. 2 de Durham y col. (2012).

Veamos. Tanto diatomeas como dinoflagelados pueden migrar en la columna de agua, pero estos últimos propulsan además sus células mediante flagelos.

Gracias a ello pueden desplazarse a profundidades con niveles adecuados de nutrientes produciendo capas finas si todos se dirigen hacia allí (b). Una consecuencia curiosa de estas migraciones es que la cizalla vertical de la que hablamos puede representar una trampa.

Las células se orientan en sus migraciones día/noche según la gravedad. Si el movimiento horizontal es demasiado intenso este las desviará y su trayectoria entrará en bucle. Han caído en una trampa girotáctica (d) que también puede contribuir a formar capas finas.

Otras posibilidades son un crecimiento in situ muy intenso (e), acumulación en zonas donde la flotabilidad de las células es neutra (c), así como intrusiones de masas de agua con máximos de fitoplancton (f).

Autor: A, B (F. Rodríguez), C (Bente Edvardsen: UIO).

La acumulación de fitoplancton en capas finas tiene implicaciones importantes para el ecosistema.

Suponen una despensa llena que atrae al resto de la cadena trófica (copépodos, zooplancton gelatinoso y peces), aunque en algunos casos el zooplancton parece «evitarlas» cuando las forman especies tóxicas.

Y con las especies tóxicas ya se imaginarán el problema. Los máximos de capas finas pueden pasar desapercibidos en muestreos de monitoreo de fitoplancton nocivo y desencadenar episodios tóxicos inesperados.

En las capas finas podemos encontrar especies potencialmente tóxicas de diatomeas (género Pseudo-nitzschia), dinoflagelados (Dinophysis, Prorocentrum, Alexandrium, etc) o haptofíceas (Chrysochromulina, Prymnesium).

Una de las alfombras rojas más tristemente famosa fue la de Prymnesium polylepis en 1988 en Noruega y Suecia (estrechos de Skagerrak y Kattegat), que arrasó a los juveniles de bacalao de la región, 900 toneladas de pescado de piscicultura y poblaciones bentónicas (excepto mejillones).

Salmones muertos tras el bloom de C. leadbeateri en 2019. Autor: Northern Light Salmon. Fuente: salmonbusiness

En 2019 -esta vez Chrysochromulina leadbeateri-, batió todos los récords con pérdidas de 80 millones de euros y 13.000 toneladas de peces muertos en Noruega.

El estudio de las capas finas se intensificó a partir de los 90′ gracias al desarrollo de tecnologías para muestreos verticales de alta resolución, tanto en Europa como en EEUU.

En el caso de las rías gallegas, los primeros trabajos se realizaron gracias a los instrumentos desarrollados por el grupo de Patrick Gentien (IFREMER, Brest), utilizados en la tesis doctoral de Lourdes Velo Suárez (2009) en el IEO de Vigo (asociada al proyecto europeo HABIT).

En aquella tesis (y publicaciones asociadas) se describieron capas finas en la Ría de Pontevedra -principalmente de Pseudo-nitzschia– en la interfase (picnoclina, ∼10 m de profundidad), entre aguas superficiales cálidas y masas de agua afloradas frías y ricas en nutrientes.

Capas finas de Pseudo-nitzschia en la Ría de Pontevedra (3 junio 2005). (A–E) Temperatura (rojo) y salinidad (azul); (F–J) densidad (negro) y clorofila a (verde). Fuente: Fig. II.9, Velo-Suárez y col. (2008).

Capas finas asociadas, por cierto, con estabilidad y máximos de cizalla vertical.

En la actualidad el proyecto REMEDIOS (con 2 subproyectos de física y plancton liderados por UdV (B. Mouriño) e IEO (E. Nogueira)) aborda los procesos de mezcla en las Rías y su papel en el inicio, mantenimiento y declive de las proliferaciones de fitoplancton.

RolE of Mixing on phytoplankton bloom initiation, maintEnance and DIssipatiOn in the galician ríaS. Fuente: remedios.com

Entre sus objetivos se incluye el estudio de capas finas de fitoplancton: frecuencia, distribución espacial y mecanismos responsables de su formación.

En un trabajo final de máster asociado a dicho proyecto, Esperanza Broullón Mandado (2018) ya anticipó resultados sobre capas finas de Pseudo-nitzschia y Dinophysis en las Rías de Vigo y Pontevedra.

Entender cómo se forman y la relación entre capas finas y proliferaciones tóxicas –gracias a proyectos como REMEDIOS tiene un enorme interés de cara a la gestión y mitigación del impacto socioeconómico de dichos episodios en el sector acuícola.

Referencias:

  • Basterretxea G. y col. Phytoplankton orientation in a turbulent ocean: a microscale perspective. Front. Mar. Sci. 7:185 (2020).
  • Broullón E. Relación entre capas finas y densidad de fitoplancton tóxico en las Rías de Pontevedra y Vigo. Trabajo Final de Máster (UC). pp. 30 (2018).
  • Durham W.M. & Stocker R. Thin phytoplankton layers: characteristics, mechanisms and consequences. Annu. Rev. Mar. Sci. 4:177–207 (2012).
  • Gjøsaeter J. y col. A long-term perspective on the Chrysochromulina bloom on the Norwegian Skagerrak coast 1988: a catastrophe or an innocent incident? Mar. Ecol. Prog. Ser. 207:201-218 (2000).
  • Ryan J.P. y col. Phytoplankton thin layers caused by shear in frontal zones of a coastal upwelling system. Mar. Ecol. Prog. Ser. 354:21-34 (2008).
  • Velo-Suárez L. Proliferaciones de fitoplancton tóxico en capas finas. Tesis Doctoral (UdV). pp. 202 (2009).
  • Velo-Suárez L. y col. Thin layers of Pseudo-nitzschia spp. and the fate of Dinophysis acuminata during an upwelling-downwelling cycle in a Galician Ría. Limnol. Oceanogr. 53:1816-1834 (2008).

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).