Las focas de Morrell

Imagen de portada: focas del Cabo. Fuente: thesardinerun

20 de septiembre de 1828. El capitán Benjamin Morrell, conocido en su época como «el mayor embustero del Pacífico«, recorre con su goleta «Antarctic» las costas de Namibia. Y en su rumbo hacia el norte se detiene en isla Posesión, a unos tres kilómetros del continente.

Vista aérea del sur de isla Posesión. Autor: Brian J. McMorrow. Fuente: pbase.com

La reputación de Morrell era dudosa porque solía mezclar en sus escritos experiencias propias y ajenas «hasta el punto de no poder distinguir a quien pertenecían«.

Pero lo que descubrió en aquella isla quizás no se lo inventó del todo y según Timothy Wyatt (1980) bien pudo deberse a una proliferación de microalgas tóxicas.

Conozco a Tim Wyatt desde 2008 cuando me incorporé al IEO de Vigo. Hemos coincidido pocas veces, en conferencias internacionales y por otros motivos cerca de Vigo.

Foto de grupo proyecto LIFEHAB (2001). Tim Wyatt está en la segunda fila a la derecha, con camiseta blanca. Fuente: ICM-CSIC.

A lo largo de su larga carrera (está jubilado pero sigue publicando) Tim ha abordado diversos temas, incluyendo la ecología y dinámica de poblaciones de microalgas nocivas. También fue el editor durante dos décadas de Harmful Algal News (ISSHA).

El año pasado me regaló algo muy valioso: dos artículos suyos de 1979 y 1980. Y lo hizo después de asistir a una de las charlas que dí sobre historias de algas y el mar relacionadas con Verne (Un mar de Verne). Al leerlos entendí por qué.

El primero de dichos artículos es «Global Patterns of Discolored Water and Related Events in the Nineteenth and Twentieth Centuries» y el segundo es el que he escogido para esta entrada: «Morrells’s seals«.

Posesión es la principal de un grupo de islas e islotes conocido como Islas Pingüino dispersas a lo largo de la costa de Namibia, una región desértica con aguas muy productivas por el afloramiento de Benguela y ricas en recursos pesqueros como ustedes sabrán.

Morrell, a su llegada a isla Posesión en 1828, dice lo siguiente:

«En este lugar, en los meses de agosto, septiembre y octubre pueden recogerse cantidades inmensas de huevos de pingüinos; y en su costa pueden capturarse abundantes peces de excelente calidad. En la superficie de esta isla vi los efectos de una plaga o peste, que había afectado a los habitantes anfibios del océano […] toda la isla estaba literalmente cubierta por carcasas de lobos marinos, con la piel sobre ellas. Parecía que habían muerto hacía cinco años y era evidente que había sucedido al mismo tiempo. Yo diría, a juzgar por la inmensa cantidad de carcasas y huesos, que no había menos de medio millón, y que habían sido víctimas de una misteriosa plaga o enfermedad.»

Trad. de Morrell B. (1832).
Arctocephalus pusillus en «Cape Cross», costa de los esqueletos (Namibia). Autor: Grobler du Preez. Fuente: 123rf.com

Las víctimas en cuestión eran Arctocephalus pusillus, conocidas como focas del Cabo, aunque para ser precisos se trata de lobos marinos. Focas y lobos marinos son mamíferos pinnípedos con diferencias físicas y ecológicas que no explicaré aquí.

Nos basta con saber que dicha especie vive en la región sur de África y Australia. Aunque su colonia en isla Posesión se extinguió.

El relato de Morrell continúa y 17 millas al norte llegan a Bahía Angra Pequena. En ella describe otra escena similar:

«Dos millas al noroeste […] se encuentran dos islas pequeñas […] antes acogían a un número inmenso de lobos marinos, pero fueron aniquilados sin duda por la misma plaga que los devastó en isla Posesión, ya que sus restos mostraban el mismo aspecto en ambos casos.»

Trad. de Morrell B. (1832).

Morrell recorrió la costa de Namibia durante nueve meses y en aquel viaje descubrió colonias sanas de lobos marinos en otras islas situadas entre Posesión y Angra Pequena. Al año siguiente regresó a la misma zona. Un tornado de grandes dimensiones pasó a unos 200 metros del barco y Morrell sugirió que este fenómeno pudo sofocar y matar a los lobos marinos.

Peces muertos en la costa suroeste africana tras una proliferación de dinoflagelados (Tripos furca y Prorocentrum micans). Fuente: Kudela y col. (2005).

La realidad es que en la costa suroeste de África se registran habitualmente mortalidades masivas de fauna marina.

Tal como tratamos en «La costa de las langostas asfixiadas», dicho fenómeno puede deberse a la hipoxia estacional por la descomposición de las proliferaciones de fitoplancton (incluyendo mareas rojas, nocivas o no), por la respiración de la comunidad planctónica y/o erupciones tóxicas de sulfuro de hidrógeno.

Uno de dichos episodios fue documentado en 1880 en Bahía Ballena (Walvis Bay), Namibia. En aquella ocasión llegaron a la orilla miles de peces muertos durante varios días (Gilchrist, 1914). El agua de la bahía estaba teñida de rojo con un aroma maloliente flotando en el aire. Al mismo tiempo, todo lo que era blanco se ennegreció, tanto en el buque de los testigos de aquel evento como en las casas de la bahía.

Esta descripción coincide con una marea roja y la descomposición masiva de la comunidad planctónica responsable del apestoso sulfuro de hidrógeno que oscurece la pintura y objetos como anclas, cadenas, utensilios de latón, etc. Se trata del mismo fenómeno conocido como «El pintor del Callao» en otra zona de afloramiento, la del Perú.

Pero Morrell no menciona nada de esto en su relato. En su caso, la muerte y extinción de las colonias de lobos marinos pudo suceder por una intoxicación alimentaria que Tim Wyatt sugirió debida a una proliferación de fitoplancton tóxico -o por hambruna después de una mortalidad masiva de peces-.

Benjamin Morrell (1795-1839). Grabado de Gimber & Dick. Fuente: Wikimedia commons.

Ambas hipótesis tienen varios problemas como él mismo reconoce. Para que la mortandad de peces tuviese un efecto tan devastador haría falta una catástrofe (nunca vista) a lo largo del área que suelen abarcar en sus desplazamientos los lobos marinos (hasta 160 km).

El avistamiento por Morrell de colonias vivas de lobos marinos entre isla Posesión y Angra Pequena descartaría aparentemente este supuesto.

Sin embargo, sí puede ser un factor de mortalidad masiva. En 1994 se calcula que 100.000 ejemplares de lobos marinos de esta misma especie (A. pusillus) perecieron debido a la intrusión de masas de aguas anóxicas en la plataforma costera y la escasez de pescado posterior.

La hipótesis de una intoxicación alimentaria por biotoxinas marinas sí explicaría las muertes en colonias aisladas de lobos marinos, dada la distribución espacial de las proliferaciones de fitoplancton, que suelen concentrarse en manchas circunscritas a regiones concretas (bahías, estuarios, zonas de convergencia o estabilidad).

No obstante, un panorama tan desolador como el que describe Morrell es inaudito para una intoxicación asociada al fitoplancton ¿medio millón de lobos marinos? ¿con daños similares en islas cercanas? duro de creer.

Los cálculos de medio millón de cadáveres en isla Posesión puede que fuesen exagerados -aunque no imposibles dada la superficie de la isla y la afirmación de Morrell de que la cubrían en su totalidad-. Lo que resulta difícil de imaginar es que murieran por esta única causa y más aún en dos localizaciones distintas.

Para situarles en contexto pondré algunos ejemplos de las escalas de daños sobre mamíferos marinos asociadas al fitoplancton tóxico.

Cadáver de beluga con síntomas externos de los daños por toxinas paralizantes, producidas por dinoflagelados del género Alexandrium, en Canadá. Fuente: Starr y col. (2017).

En agosto de 2008 un bloom de dinoflagelados tóxicos del género Alexandrium en el este de Canadá (Golfo de San Lorenzo) provocó una mortalidad masiva de peces, aves y mamíferos, incluyendo 10 belugas y 85 focas, por toxinas paralizantes (Starr y col. 2017).

En 1998, el Marine Mammal Center registró el varamiento de 400 leones marinos en California afectados por toxinas amnésicas debidas al consumo de peces contaminados por proliferaciones de diatomeas tóxicas (Pseudo-nitzschia australis). Perecieron en su práctica totalidad.

En 2015 en Chile, se registró la muerte de 343 ballenas sei, relacionada a posteriori también con toxinas paralizantes de dinoflagelados. Y en 2018, se calcula que 191 manatíes y centenares de delfines perecieron debido a la proliferación del dinoflagelado tóxico Karenia brevis en el Golfo de Florida (The Guardian, 19-XI-2018 y The Florida Red Tide).

Así pues, las mortalidades por biotoxinas en mamíferos marinos suelen afectar a una escala cuantitativa menor –aunque no podemos saber con certeza los ejemplares que perecen en el mar-.

Prorocentrum micans. Autor: Emilio Soler.

Volviendo al suroeste de África, la mayoría de proliferaciones y mareas rojas suelen deberse a dinoflagelados no tóxicos (p.ej. Tripos furca, Prorocentrum micans) y al ciliado fotosintético Mesodinium rubrum, entre otros.

Aún así, dichas proliferaciones pueden ser muy dañinas para la fauna marina (invertebrados y peces), por la hipoxia que llegan a ocasionar en la columna de agua.

Los blooms de dinoflagelados tóxicos (Gonyaulax, Karenia, Alexandrium, etc) también han sido responsables en dicha región de mortalidades masivas de peces, invertebrados (p.ej. orejas de mar), ballenas, aves marinas, así como varios registros en babuinos (sí, babuinos alimentándose de marisco contaminado!!), además de humanos en múltiples ocasiones desde el s.XIX hasta nuestros días (Pitcher y col. 2000).

Pero nunca se han observado mortalidades masivas de lobos marinos en la región que visitó Morrell. De ser cierto, su relato constituye un hecho histórico y singular. La posibilidad que apunta Tim Wyatt es que se hubiesen alimentado de peces e invertebrados contaminados por biotoxinas marinas paralizantes y que sus efectos neurotóxicos se manifestasen horas después, ocasionándoles la muerte no en el mar sino de regreso a la isla. Es posible, aunque pudieron ser varios factores los que condujeron a aquella catástrofe.

Además de las biotoxinas marinas y la escasez de alimento, existen otras causas de mortalidades masivas en pinnípedos como las infecciones víricas.

Phoca vitulina. Autor: Marcel Burkhard. Fuente: Wikimedia commons.

En el hemisferio norte se han registrado varias epidemias de morbillivirus entre focas comunes (Phoca vitulina), como la que mató a 17.000 ejemplares en el mar del Norte y Báltico en 1988, y en años posteriores con menor virulencia.

Se cree que dichos virus se transmitieron desde perros domésticos o carnívoros terrestres. Nunca se ha manifestado un fenómeno similar en lobos marinos africanos, pero el riesgo existe.

Terminaré con una nota feliz. En época de Morrell, y a lo largo de todo el s.XIX, los lobos marinos africanos sufrieron una persecución feroz por el comercio de sus pieles, diezmando sus poblaciones hasta llevarlas prácticamente a la extinción. Pero en 1893 se promulgó una ley para protegerlas y evitar el desastre.

Sus poblaciones se recuperaron a lo largo del s.XX, permaneciendo estables desde los años 90′. Hoy en día su caza está prohibida en Sudáfrica, no así en Namibia.

Arctocephalus pusillus pusillus. Autor: F. Lampen. Fuente: The red list of mammals of South Africa, Lesotho and Swaziland.

En la actualidad su número aproximado es de 1,7 millones de individuos, y sus colonias se han extendido hacia el norte de Namibia y Angola.

Agradecimientos: A Tim Wyatt por darme a conocer esta historia a través de su artículo y por haber asistido a aquella charla en Gondomar.

Referencias:

  • Gerber L. & Hilborn R. Catastrophic events and recovery from low densities in marine otariids: implications for risk of extinction. Mammal Rev. 31:131-150 (2001).
  • Gilchrist J.D.F. An enquiry into fluctuations in fish supply on the South African coast. Mar. Biol. Rep., Cape Tn, No. 2:8-35 (1914).
  • Kudela R. y col. Harmful algal blooms in upwelling ecosystems. Oceanography 18:184-197 (2005).
  • Morrel B. A narrative of four voyages (to the South Sea, North and South Pacific Ocean, Chinese Sea, Ethiopic and southern Atlantic Ocean, Indian and Antarctic Ocean) from the year 1822-1831. Harper, New York, 492 pp. Disponible en ULS Digital Collection.
  • Pitcher G.C. & Calder D. Harmful algal blooms of the southern Benguela Current: a review and appraisal of monitoring from 1989 to 1997. S. Afr. J. Mar. Sci. 22:255-271 (2000).
  • The Red List of Mammals of South Africa, Lesotho and Swaziland.
  • Starr M. y col. Multispecies mass mortality of marine fauna linked to a toxic dinoflagellate bloom. Plos One 12:e0176299. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176299
  • Wyatt T. Morrells’ seals. J. Cons. int. Explor. Mer. 39:1-6 (1980).

Pepitas de oro

Imagen de Portada: Coolia guanchica (microscopía electrónica de barrido. Autores: I. Pazos y F. Rodríguez)

Hoy en día disponemos de herramientas genéticas cada vez más potentes y sus aplicaciones en diversos campos dominan –cada vez más– los estudios de fitoplancton en poblaciones naturales y cultivos.

Con ellas podemos conseguir cantidades inmensas de información.

Craig Venter (1946-). La empresa Celera Genomics fundada por él y Perkin Elmer presentó en el año 2000, junto a los investigadores del proyecto Human Genome Project, el primer borrador del genoma humano.

Por cierto, la era de la secuenciación masiva comenzó anteayer: la inauguró en 2004 el biólogo (y millonario, , ambas son posibles) Craig Venter con su archifamoso trabajo en el Mar de los Sargazos.

Estos avances recientes han permitido examinar la biodiversidad del plancton a escala global con un nivel de detalle cada vez mayor.

Frente a esto la taxonomía tradicional parece anclada en el pasado. Basada en la observación e identificación morfológica al microscopio ha perdido atractivo siendo relegada a un segundo plano en las líneas de investigación actuales.

El mantra oficial es que los estudios morfológicos consumen mucho tiempo y necesitan personal formado en la identificación del plancton. Como si la genética no requiriese tiempo ni formación. Lo cierto es que la genética ha revolucionado el estudio del fitoplancton y proporciona mucha información pero no siempre todo el conocimiento necesario.

Un ejemplo es la descripción de nuevas especies, que requiere (como mínimo) de la caracterización genética y morfológica.

Ahí fuera hay miles de especies por descubrir (las estimaciones más conservadoras dan alrededor de 30.000), y al igual que en el medio terrestre quizás algunas de ellas desaparezcan antes de que nadie las registre para la ciencia.

Son tantas que la posibilidad de que usted encuentre una nueva especie de fitoplancton no es despreciable. No me atrevo a dar un porcentaje de éxito pero sería muy superior a que le toque la lotería (da igual, la que sea!).

Para encontrar a una de esas especies desconocidas basta una botella de -pongamos- 500 mL. Luego vaya hasta el mar y llénela. Si visita una playa o una zona rocosa no olvide mezclar en el agua un poco de arena, trozos de algas o raspar una roca. Así recogerá microalgas planctónicas y bentónicas.

Observando una muestra en el IEO de Vigo. Autora: M. Vázquez Glez (dime patata).

Es posible que tenga una especie nueva en la botella, pero llegar hasta ella y describirla es otra cosa. Además de suerte, tendrá que filtrar la muestra para eliminar a los microorganismos de mayor tamaño -el zooplancton- cuya sana costumbre es alimentarse del fitoplancton.

Una vez limpia la muestra hay que armarse de MUCHA paciencia en el microscopio, aislando células individuales o haciendo diluciones en serie (réplicas cada vez con menos células). Sin entrar en detalles, en ambos casos se añade medio de cultivo rico en nutrientes para que las algas estén cómodas y se recuperen del susto.

Las muestras diluidas contendrán en el mejor de los casos una sola especie o unas pocas (pero más fáciles de aislar individualmente).

Condiciones adecuadas de crecimiento. Este aspecto es fundamental. Además de un medio de cultivo adecuado, debemos tener en cuenta los rangos ambientales del lugar de aislamiento -temperatura, luz y salinidad-. Esas variables oscilan a lo largo del tiempo, sobre todo en latitudes medias y si queremos que nuestras microalgas prosperen tendrán que sentirse como en casa.

Aún haciéndolo todo bien sólo un número limitado de células agradecerá nuestras atenciones y crecerá en monocultivo en el laboratorio.

A esas pocas elegidas las imagino como los granos de arena sobre un tamiz que agitamos en el lecho de un río buscando pepitas de oro. Su aspecto nos resulta familiar, hay muchos, pero a pesar de todo no perdemos la esperanza de encontrar esa preciosa pepita de oro.

Playa de Las Cuevitas (Adeje). Fuente: Alamy.

Pues bien. Esto mismo sucedió en 2013 en la costa sur de la isla de Tenerife. A partir de muestras de agua (en zonas rocosas y playas de Adeje y San Andrés) colegas del IEO de Vigo y de la Universidad del País Vasco (estos impulsores y financiadores del muestreo) aislamos y cultivamos dinoflagelados bentónicos.

El objetivo principal era aislar dinoflagelados del género Coolia. Su nombre procede del apellido de un farmacéutico belga del que sólo sabemos la abreviatura de su nombre: Th. Cool.

Dicho caballero recogió muestras de agua en unas instalaciones ostreícolas en Nieuwpoort (Bélgica) en 1907-1908, y se las entregó a su amigo el naturalista Alphonse François Meunier (1857-1918).

Meunier descubrió gracias a las muestras de Monsieur Cool la primera especie de este nuevo género, Coolia monotis, aunque su descripción (y la dedicatoria a su amigo) se publicó a título póstumo en 1919.

Ilustraciones originales de Coolia monotis (Meunier, 1919).

Exactamente un siglo después publicamos (un grupo de investigadores de la Universidad de Lisboa, U. del País Vasco y del IEO de Vigo), una nueva especie de dicho género: Coolia guanchica (David y col. 2019), la octava descrita formalmente.

Imagen de microscopía electrónica de barrido de Coolia guanchica (CACTI, Universidad de Vigo). Autores: I. Pazos y F. Rodríguez

La propuesta original era Coolia variolica por el relieve marcado que presentaba la superficie de sus células -que recordaba a los estragos de la varicela-, pero al final no nos pareció concluyente y buscamos un epíteto alternativo.

La nueva especie se encontró en la isla de Tenerife y acordamos denominarla guanchica en recuerdo a «los guanches«, los habitantes de las islas Canarias a la llegada de los españoles allá por el siglo XV.

Aunque luego se ha utilizado «guanche» para llamar a todos los aborígenes de las islas, lo cierto es que el nombre sólo hacía referencia originalmente a los pobladores de Tenerife.

Sobre ellos la web de turismo de Tenerife explica que procedían de tribus bereberes en el norte de África. Habitaban generalmente en cuevas y vivían de la agricultura y la ganadería. Curiosamente no parece que dispusieran de conocimientos de navegación.

Estatuas de Los Menceyes en Candelaria (Tenerife). Fuente: Revista Binter.

Se enfrentaron a la invasión de los conquistadores de la corona de Castilla a lo largo del siglo XV y los supervivientes terminaron como esclavos en la Península Ibérica o asimilando el modo de vida de los conquistadores.

De su lengua apenas se han encontrado algunas inscripciones pero su legado está presente a lo largo y ancho de la geografía de Canarias. Por dar un ejemplo, la isla de Tenerife estaba dividida en nueve «reinos» o menceyatos y uno de ellos era el de Adeje, nombre de uno de los municipios donde se aisló Coolia guanchica.

El género Coolia no se ha relacionado nunca con una intoxicación en humanos o fauna marina (hasta donde yo sé). No obstante algunas especies se consideran potencialmente tóxicas aunque los ensayos de toxicidad que hicimos con C. guanchica empleando invertebrados (Artemia salina) dieron resultados negativos.

En nuestro caso la genética mostró claramente que estábamos ante una nueva especie, pero las evidencias morfológicas llevaron un poco más de tiempo.

Gracias sobre todo a mis colegas Helena David, Aitor Laza-Martínez y Santiago Fraga, fue posible caracterizar morfológicamente a esta nueva especie y completar así la información y el conocimiento necesarios para la descripción de Coolia guanchica.

Lo que quiero destacar, por si no resulta evidente, es que la importancia de conocer la morfología de los organismos sigue siendo esencial para el estudio del fitoplancton. A pesar de todas las maravillas de la genética ambas formas de conocimiento son parte de la solución y sin investigadores en ambos campos no podríamos haber publicado nuestra pepita de oro particular.

Referencias:

  • Boero F. The Study of Species in the Era of Biodiversity: A Tale of Stupidity. Diversity 2:115-126 (2010).
  • David H. y col. Coolia guanchica sp. nov. (Dinophyceae) a new epibenthic dinoflagellate from the Canary Islands (NE Atlantic Ocean). Eur. J. Phycol. https://doi.org/10.1080/09670262.2019.1651400 (2019).
  • Guiry M.D. How many species of algae are there? J. Phycol. 48:1057-1063 (2012).
  • Meunier A. Microplancton de la mer Flamande. 3me partie. Les Péridiniens. Mémoires du Musée Royal d’Histoire Naturelle de Belgique 8:1-111 (1919).
  • Venter J.C. y col. Environmental genome shotgun sequencing of the Sargasso Sea. Science Apr 2;304 (5667):66-74 (2004).

El alga que se convirtió en león

Imagen de portada: león hambriento atacando a un antílope [H.J. Félix Rousseau, 1905. Fuente: reprodart]

«Science in Action» se emite semanalmente desde 1979.

Aplaudo con las orejas el invento de los podcasts para escuchar radio cuando y como queremos. Entre los programas que más sigo hay varios de divulgación científica y la historia de hoy la descubrí en uno de ellos.

Hace unas semanas mientras fregaba la vajilla escuchando BBC Science in Action, en el episodio «The human danger-for sharks» sonaron palabras mágicas: predators & red algae. ¡Casi rompo un plato de la emoción!

Se trataba de una charla con Patrick Keeling (UBC, Canadá) sobre el último trabajo de su grupo en Nature: un microorganismo heterótrofo relacionado con las algas rojas llamado Rhodelphis (Gawryluck y col. 2019).

[el audio dura unos 7 minutos y está aquí (en el min. 18)].

Rhodelphis. Fuente: earth.com

En su trabajo describen dos especies: en un lago (Rhodelphis limneticus) y en un fondo marino arenoso (R. marinus).

¿Por qué atrajo Rhodelphis el interés de la BBC?

La respuesta está en compararle con una planta carnívora, algo que siempre despierta morbo y curiosidad; no suele faltar una mención a la ciencia ficción y a los monstruosos trífidos.

El título de la entrada lo tomé de una respuesta a esta cuestión del presentador: ¿por qué nadie lo había descubierto aún?

Leones del Serengeti. Autor: M. Nichols. Fuente: National Geographic.

Keeling contestó que si unos extraterrestres se interesaran en estudiar el Parque del Serengeti y muestreasen 1000 animales creerían que sólo hay cebras, gacelas y ñús.

No encontrarían ningún león ¡o quizás solo uno! y pensarían que es un bicho raro y poco importante.

Pues Rhodelphis es un predador unicelular que encajaría con esos leones –escaso pero no menos importante que los seres dominantes- Interesantísimo desde el punto de vista evolutivo por ser hermano genético de las algas rojas.

La cosa tiene mucha miga, verán…

Taxonómicamente Rhodelphis pertenece al Reino Plantae. En él están las algas primarias: rojas (Rhodophyta), verdes (Viridiplantae) y glaucofíceas (Glaucophyta, de agua dulce), y también, por supuesto, las plantas terrestres.

Dichas algas primarias comparten un ancestro común eucariota que capturó a una cianobacteria dando lugar al actual cloroplasto de vegetales terrestres y microalgas. A las algas primarias también se les conoce como Archaeplastida (plástidos antiguos).

Los demás grupos del fitoplancton han adquirido la fotosíntesis incorporando cloroplastos de otras microalgas, a través de diferentes episodios de endosimbiosis sobre los cuales todavía existe discusión. Los plástidos de dichos grupos (diatomeas, dinoflagelados, etc) no son primarios y pertenecen al Reino Chromista.

La prasinofícea Cymbomonas. Las flechas indican las bacterias de las que se alimenta en cultivo. Fuente: Fig. 1, Maruyama y col. (2013).

Las algas primarias son (en su inmensa mayoría) fotosintéticas y no capturan presas para completar su alimentación.

La única excepción conocida es Cymbomonas, un alga verde (prasinofícea) capaz de ingerir bacterias aunque su fuente de energía principal –y obligatoria para sobrevivir– es la fotosíntesis.

Rhodelphis es un caso diferente y único en el Reino Plantae. No realiza fotosíntesis y a pesar de estar emparentado con las algas rojas no se parece a ellas en casi nada.

Las algas rojas son adictas a la fotosíntesis: ni se mueven con flagelos, ni se alimentan de otros seres, a todos los efectos funcionan como plantas. Rhodelphis hace justo lo contrario, es un flagelado heterótrofo que se alimenta de bacterias y eucariotas (flagelados: Kinetoplastea).

Esquema de los resultados genómicos y transcriptómicos en Rhodelphis, incluyendo al plástido «invisible». Fuente: Fig. 3, Gawryluck y col. (2019).

¿Y qué hay del plástido de Rhodelphis?

No se han observado plástidos al microscopio electrónico ni tampoco parece que posean un genoma plastidal porque no da señales de vida: Gawryluck y col. (2019) no detectaron expresión de ARN compatible con genoma de cloroplastos de algas rojas o de cianobacterias.

Pero sería muuuy raro que no existiese y deben poseer un plástido relicto. Y así parece ser. Hay evidencias moleculares a favor de su existencia: preproteínas plastidales codificadas por el núcleo de Rhodelphis.

Las preproteínas plastidales salen «etiquetadas» desde el núcleo con la dirección del plástido, igual que un paquete de correos. La etiqueta es una secuencia de aminoácidos que permite su entrada al plástido tras ser reconocida por unas translocasas (complejos proteicos) con el divertido nombre de Tic/Toc. Luego, una vez en el interior, maduran a proteínas.

Todo esto de las etiquetas y el sistema Tic/Toc aparece en Rhodelphis así que debe poseer un plástido relicto.

¿Y por qué conservar un plástido si ya no es fotosintético?

El plástido era en su origen una célula compleja, toda una cianobacteria, y su endosimbiosis con el huésped eucariota supuso mucho más que la fotosíntesis. Hubo que hacer ajustes en el genoma del huésped para integrar al endosimbionte. Para entenderlo mejor se me ocurre un símil informático…

Imaginen que queremos instalar el programa Fotosíntesis 1.0 en un ordenador con un sistema operativo X (genoma huésped). Pero que sólo fuese posible con una memoria USB (cianobacteria) que instalase otro sistema operativo Y en paralelo (genoma cianobacteria). Vaya lío.

Lo más sencillo sería actualizar el sistema operativo a XY para que todo funcione bien, Fotosíntesis 1.0 incluida!!

Pues bien. Lo que han hecho las microalgas es actualizar su sistema operativo a XY pero sin prescindir de Y. Lo han reducido a la mínima expresión.

Rhodelphis sí que lo ha eliminado por completo y aún siendo raro no es el único ejemplo conocido. Existen algunos organismos con plástidos sin genoma: un alga verde no fotosintética (Polytomella) y un parásito de moluscos (Perkinsus).

Los plástidos están implicados en tareas esenciales para el metabolismo celular como p.ej. la síntesis de grupos hemo, imprescindibles en la estructura de moléculas relacionadas con procesos como la respiración y la fotosíntesis.

A lo largo de la evolución el plástido de Rhodelphis ha perdido la función fotosintética pero sigue siendo útil y coopera probablemente con las mitocondrias en varias rutas metabólicas.

Zoosporangios de Perkinsus olseni/atlanticus. Fuente: Villalba y col. (2004).

El descubrimiento de Rhodelphis es interesante también porque supone que el ancestro común que comparte con las algas rojas era aún mixotrófico.

Es decir, durante un tiempo evolutivamente largo (posterior a la divergencia de las glaucofitas (las algas primarias más antiguas) y luego de las algas verdes), el plástido endosimbionte coexistió con la capacidad del huésped para capturar presas, quizás porque aquel no era todavía una fuente fiable de energía...

Luego, aquel organismo fotosintético dio lugar a dos ramas evolutivas que llevaron a las algas rojas y a Rhodelphis, una antigua planta que hoy en día es un predador unicelular.

Y es que las líneas del libro de la vida no se difuminan nunca del todo y el ADN de Rhodelphis conserva la huella del alga que se convirtió en león.

Referencias:

  • Gawryluk R.M.R. y col. Non-photosynthetic predators are sister to red algae. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1398-6 (2019).
  • Gould S.B. y col. Plastid Evolution. Annu. Rev. Plant Biol. 59:491–517 (2008).
  • Maruyama S. & Kim E. A Modern descendant of early green algal phagotrophs. Curr. Biol. 23:1081–1084 (2013).
  • Smith D.R. & Lee R.W. A plastid without a genome: evidence from the nonphotosynthetic green algal genus Polytomella. Plant Physiol. 164:1812-1819 (2014).
  • Villalba A. y col. Perkinsosis in molluscs: a review. Aquat. Living Resour. 17:411–432 (2004).

Marsupios y Noctilucas

Imagen de portada: lágrimas azules en las islas Matsu [autor: Lienchiang County Government. Fuente: TeN]

Gran Bretaña colonizó Australia, aunque el capitán James Cook no fue su descubridor sino el primero en alcanzar la costa sureste en 1770. Dos siglos antes franceses, portugueses, españoles y holandeses ya conocían las costas oeste y norte de la isla-continente. Incluso el holandés Abel Tasman alcanzó por primera vez Tasmania en 1642 bautizándola como Van Diemen’s Land ¿recuerdan la canción?

The Kongouro from New Holland (Kangaroo) (1772, George Stubbs). Fuente: National Maritime Museum, Greenwich.

Sin embargo, la primera pintura representando a un marsupial australiano, en concreto a un canguro, la realizó George Stubbs (1772) gracias a la expedición científica de Cook en el Pacífico a bordo del «HMB Endeavour» (1768-1771).

Suyo fue el mérito de presentar en sociedad a un animal «alienígena» para la cultura occidental, asociado desde entonces y para siempre jamás con Australia.

Y eso que en la obra de Stubbs falta un detalle esencial, el marsupio (del latín marsupium: bolsa): un pliegue que sirve de cámara incubadora y protección para las crías, donde culminan su desarrollo a base de leche materna.

En 1816 el zoólogo francés Georges Cuvier clasificó a todos los marsupiales en el orden Marsupialia y así se quedaron hasta 1997, cuando fueron ascendidos al nivel de infraclase y separados en dos órdenes según su origen geográfico: América (Ameridelphia) y Australasia (Australidelphia).

Todo esto de los marsupiales, clases y órdenes, viene muy al caso de las Noctilucas, verán

Esquema de las características externas de Marsupiomonas pelliculata. Fuente: Fig.1 de Jones y col. (1994).

Entre las algas verdes existe una clase, las pedinofíceas, y dentro de ellas el orden Marsupiomonadales, llamadas así por la presencia de una bolsita –en la que no contienen a sus crías– sino de la que surge su único flagelo.

La primera especie descrita fue Marsupiomonas pelliculata (Jones y col. 1994), una microalga de sólo 3 micras aislada en 1967 en el estuario del Tamar (Reino Unido).

En 2012 dejó de ser obligatorio incluir una descripción (diagnosis) en latín para las nuevas especies. Pero su vigencia en 1994 nos permite disfrutar de esta frase en la diagnosis de M. pelliculata: «[…] pars basalis ejus in marsupium flagellare profundum inmersa, limbo exteriore marsupii in labellum incrassato

NOTA: Hasta 1994 conocían a esta pequeña marsupial como «flageladito verde» y la usaban como alimento de la primnesiofícea Chrysochromulina brevifilum en experimentos en el Plymouth Marine Laboratory.

Algas verdes y Noctilucas. En el sureste asiático denominan «lágrimas azules» al espectáculo bioluminiscente de las proliferaciones de Noctiluca scintillans.

De ellas ya hemos hablado en otras ocasiones, pero siempre apetece volver a escribir de un organismo tan especial. Para empezar, allí son verdes y al lado de mi casa, en Vigo, naranjas!!

Les recuerdo que existen dos variedades de Noctilucas como si de frutas se tratasen: naranjas y verdes. Genéticamente no hay diferencias significativas y se consideran la misma especie (N. scintillans).

Pero mientras que las naranjas tienen distribución global en latitudes medias/tropicales y toleran rangos amplios de temperatura (10-25ºC), las verdes son propias del sureste asiático, principalmente del Índico y mar Arábigo, y prosperan en temperaturas altas (25-30ºC). No obstante, se han descrito también blooms de Noctilucas naranjas en el este de China, en aguas a 28-30ºC (Qi y col. 2019).

Distribución geográfica de Noctilucas naranjas y verdes. Fuente: Figs. 2&3 de Harrison y col. 2011).

Ambas son heterótrofas aunque sólo las Noctilucas verdes poseen «un invernadero interior» de algas endosimbiontes.

La relación parece ser específica y si desean más detalles les recomiendo leer «Nuevas historias de Noctilucas«. Pero léanlo después si les apetece, no se me dispersen ahora !!

La razón para citar hoy a las Noctilucas verdes es que existen novedades sobre sus algas endosimbiontes. Y ya les adelanto una cosita: habemus marsupio.

En la entrada de 2014 me refería a las endosimbiontes verdes de Noctiluca como Pedinomonas noctilucae (pedinofíceas; Sweeney, 1976), pero años después la biología molecular ha confirmado definitivamente que no estaban bien clasificadas.

Las pedinofíceas incluyen dos órdenes: Pedinomonadales y Marsupiomonadales. Las primeras se encuentran en agua dulce y suelo, mientras que las segundas son marinas. Pedinomonas noctilucae era la única Pedinomonadal de naturaleza marina.

A) Bloom de Noctilucas verdes en el mar Arábigo (febrero 2009). C) Detalle de N. scintillans con los endosimbiontes verdes. E) Protoeuglena noctilucae, la flecha señala a su «marsupio» !!. Fuente: Fig. 1 de Wang y col. (2016).

Las características morfológicas de P. noctilucae, con una bolsita en la que se inserta su flagelo, ya sugirieron a Jones y col. (1994) que podía estar mal clasificada y pertenecer al género Marsupiomonas.

Pero nadie alcanzó a resolver la cuestión con datos moleculares hasta Wang y col. (2016).

Estos autores examinaron secuencias genéticas del núcleo y cloroplastos en los endosimbiontes (de Noctilucas verdes del mar Arábigo) para demostrar que eran pedinofíceas, sí, pero del orden Marsupiomonadales. Y de un género nuevo.

El error -en términos taxonómicos- sería similar a clasificar una especie de canguro en el orden de los marsupiales americanos.

Dado que el primero en describir los endosimbiontes de Noctiluca (Subrahmanyan, 1954) las denominó Protoeuglena noctilucae, Wang y col. recuperaron en 2016 ese nombre para designar a estas microalgas que ofrecen su color –y ventajas competitivas– a las Noctilucas verdes.

Referencias:

  • Harrison P.J. y col. Geographical distribution of red and green Noctiluca scintillans. Chin J. Oceanol Limnol 29:807–831 (2011).
  • Jones H.L.J. y col. An ultrastructural study of Marsupiomonas pelliculata gen. et sp. nov., a new member of the Pedinophyceae. Eur J Phycol 29:171-181 (1994).
  • Qi L. y col. In search of red Noctiluca scintillans blooms in the East China Sea. Geophys Res Let 46. https://doi.org/10.1029/2019GL082667
  • Subrahmanyan R. A new member of the Euglenineae, Protoeuglena noctilucae gen. et sp. nov., occurring in Noctiluca miliaris Suriray, causing green discoloration of the sea off Calicut. Proc Ind Acad Sci, Sect B, Indian Academy of Sciences 39:118-127 (1954).
  • Sweeney B.M. Pedinomonas noctilucae (Prasinophyceae), the flagellate symbiotic in Noctiluca (dinophyceae) in Southeast Asia. J Phycol 12:460-46 (1976).
  • Wang L. y col. Phylogenetic analyses of three genes of Pedinomonas noctilucae, the green endosymbiont of the marine dinoflagellate Noctiluca scintillans, reveal its affiliation to the order Marsupiomonadales (Chlorophyta, Pedinophyceae) under the reinstated name Protoeuglena noctilucae. Protist 167:205–216 (2016).
  • Fuentes Web: «The earliest strange creatures: Europe’s first meetings with marsupials», por Jack Ashby (ucl.ac.uk)

Escalera hacia el cielo…de CO2

Imagen de portada: Coral (Autora: Valeria Nascimento). Exposición: «The Ancient Oceans».

Editorial Xerais (2019). Fuente: tiempo.com

Para comprender y predecir la evolución del clima ha sido esencial conocer la influencia de factores como los cambios en la órbita del planeta, actividad solar, la circulación del océano y gases de efecto invernadero, entre otros.

El libro «Os tempos e o clima de Galicia» (2019) (entre cuyos autores figura Xavier Fonseca, creador de «Historias del tiempo» en La Voz de Galicia), dedica uno de sus capítulos al cambio climático.

En él adaptan una gráfica de Miller y col. (2014) con el forzamiento radiativo de varios factores (calculado desde 1850), señalando a los gases de efecto invernadero como responsables del aumento global de temperatura.

El forzamiento radiativo o climático es la diferencia entre la luz solar absorbida por La Tierra y la energía devuelta al espacio. El artículo original incluye más factores y otro gráfico con la parte antropogénica y natural del forzamiento radiativo que hablan por sí solas…

a) Forzamiento radiativo, b) la misma variable, dividida en origen natural y antropogénico. Fuente: Miller y col. (2014).

Entre las emisiones de gases con efecto invernadero destaca el CO2 procedente de la quema de combustibles fósiles desde finales del s.XIX (80% del total de emisiones entre 1970-2010), asociado estrechamente con el calentamiento global. Sobre esta asociación veremos más adelante una gráfica muy ilustrativa (para estamparla en una camiseta, vamos).

El clima del planeta ha sufrido cambios continuos y seguirá cambiando en el futuro, pero esta es la primera vez que lo hace empujado por la actividad humana.

La temperatura promedio del planeta ha subido alrededor de 1ºC en 2017 respecto a la época pre-industrial (1850-1900), con un rango de 0,8-1,2ºC según el IPCC.

Pero un dato aislado como éste ¿es mucho o poco? para saberlo necesitamos ponerlo en contexto a los ciclos climáticos de La Tierra en una serie de tiempo mayor. Y la tenemos...

En la actualidad disponemos de una serie moderna de 800.000 años con medidas directas y precisas de CO2, y estimaciones antiguas que se remontan a cientos de millones de años.

En la serie moderna hay dos grupos de medidas. Por una parte los datos de CO2 del observatorio Mauna Loa (Hawaii) iniciados por C. David Keeling en marzo de 1958.

En ella los niveles de CO2 han aumentado desde 315,71 a 413,92 ppm (junio 2019), una subida del 31% en 6 décadas, cada vez más rápida.

Por otra parte tenemos medidas directas a partir del hielo. Las capas de varios kilómetros de espesor que cubren regiones polares en Groenlandia y la Antártida retienen burbujas de aire que permiten conocer los niveles de CO2 (y estimar la temperatura mediante el fraccionamiento isótopico del agua).

Los testigos de hielo estudiados en Groenlandia se remontan a 123.000 años y los de la Antártida hasta 800.000 años. Las historias que narran son similares respecto al CO2, pero difieren en un aspecto fundamental: en Groenlandia se han registrado cambios bruscos de temperatura (estimados de hasta 8 ºC en 40 años!) ausentes en la Antártida (Alley, 2000).

Capa de hielo Laurentino. Fuente: serc.carleton.edu

Dichos cambios, únicos para el hemisferio norte, se han relacionado con alteraciones en el flujo de calor en el océano ligadas al aumento/retroceso de la capa de hielo Laurentino en Norteamérica entre 95.000-6000 años atrás.

La serie de CO2 más larga disponible en la actualidad es la del testigo de hielo «Dome C» en la Antártida (Jouzel y col. 2007) obtenido durante el proyecto europeo para la extracción de núcleos helados (EPICA).

El «Dome C» incluye 800.000 años, con ocho periodos glaciales y los correspondientes interglaciales, a lo largo de unos 3.200 metros de hielo.

En esta simulación de NOAA pueden observar la variación del CO2 combinando todos estos datos -desde 2017 hasta 800.000 años atrás- incluyendo testigos de hielo de Groenlandia y la Antártida.

CONCLUSIÓN: los niveles de CO2 nunca superaron los 300 ppm en los últimos 800.000 años, hasta comienzos del s.XX.

Y aquí tienen la oscilación temporal de CO2 y temperatura, calculada mediante los isótopos del agua (el fraccionamiento o pérdida del isótopo pesado deuterio (2H)), a partir de muestras del «Dome C». El final de las épocas glaciales se caracteriza por subidas de temperatura de 4-7 ºC a lo largo de unos 5.000 años. Las tasas actuales son unas 10 veces superiores.

La gráfica para estampar en una camiseta. Fuente: NOAA.

Bien. Sigamos atando cabos. Ahora les mostraré otro gráfico menos habitual en los medios de comunicación que da pie a la parte final de esta entrada donde hablaremos del fitoplancton.

Fuente: Scripps CO2 program.

Lo que vemos aquí es la desviación negativa en la relación isotópica del carbono 13 (13C), inversa a la evolución positiva del CO2 (aunque no tan perfecta en series temporales más largas).

EXPLICACIÓN: La quema de combustibles fósiles añade CO2 a la atmósfera con una señal isotópica característica: carece de 14C debido a su antigüedad y está empobrecido en 13C. La gráfica anterior es una de las principales evidencias del origen antropogénico del aumento de CO2.

El carbono posee tres isótopos (12C, 13C y 14C). Los isótopos 12C y 13C son estables y a diferencia del 14C se mantienen constantes en la materia orgánica a lo largo del tiempo. El isótopo más abundante con diferencia es el 12C (98.9% frente a 1.1% de 13C).

La relación 13C/12C en plantas terrestres y microalgas es menor que en la atmósfera. Autor: F. Rodríguez.

En la incorporación de carbono en la fotosíntesis, plantas terrestres y microalgas (en concreto la enzima RUBISCO responsable de la fijación de carbono) discriminan a favor del isótopo ligero 12C respecto al 13C, por lo que su relación isotópica se empobrece en 13C.

Los combustibles fósiles (carbón, hidrocarburos, gas natural) que quemamos emitiendo CO2 a la atmósfera tienen su origen principalmente en microalgas y plantas terrestres, de ahí el descenso observado en el fraccionamiento isotópico del 13C.

Hasta aquí sólo hemos tratado de la serie moderna de CO2, pero ¿cómo estimamos los valores que había millones de años atrás?

Para estimar niveles de CO2 más allá de los testigos de hielo usamos paleobarómetros, principalmente fraccionamientos isotópicos a partir de microorganismos en sedimentos marinos.

El primero de dichos paleobarómetros emplea el fraccionamiento isotópico del 13C debido a la fotosíntesis, y analiza unos compuestos muy concretos: alquenonas, producidas por algunas especies de microalgas pertenecientes al grupo de las haptofitas.

Las alquenonas actuales proceden de Emiliania huxleyi y Gephyrocapsa oceanica, aunque antes del Plioceno (>5 Ma.) las responsables fueron otras especies (ya extintas, p.ej. del género Reticulofenestra).

El segundo paleobarómetro consiste en el fraccionamiento isotópico del 11B en las conchas de foraminíferos (zooplancton).

Ambos métodos muestran discrepancias dado que los valores de CO2 estimados proceden de organismos y procesos distintos.

Entre otros, un estudio reciente (Badger y col. 2019) indica que en los períodos con niveles más bajos de CO2, como los últimos 20 millones de años, el paleobarómetro de alquenonas tiene peor resolución debido a los mecanismos de concentración de carbono en las haptofitas.

El motivo es que dichos mecanismos de concentración aumentan el CO2 intracelular para contrarrestar la limitación en el medio y en consecuencia el fraccionamiento isotópico no recogería las oscilaciones del CO2 en el océano en dichas condiciones (y por extensión, en el aire).

Niveles de CO2 estimados mediante el paleobarómetro basado en alkenonas de haptofitas en una región ecuatorial del Atlántico (azul) y otras estimaciones anteriores (rojo). Fuente: Zhang y col. (2013).

Los niveles de CO2 mediante estos paleobarómetros señalan que los últimos 14 millones de años han sido la época con valores más bajos.

Sin embargo, la escalada actual del CO2 sigue un ritmo diez veces superior a los estimados en un período mayor, de hasta 66 millones de años.

Este brusco y rápido aumento del CO2 supone un reto adaptativo para los organismos que deben afrontar en un período breve de tiempo.

Un reto que será cada vez más difícil si las condiciones ambientales progresan en la dirección actual.

Editorial Destino (2019). Fuente: planetadelibros

En su último libro Juan Luis Arsuaga cita una metáfora preciosa sobre la evolución de las especies: los paisajes adaptativos, de Sewall Wright (1932).

En concreto me quedo con la visión que comenta de George Gaylord Simpson: el paisaje adaptativo como un mar picado que cambia muy lentamente y las especies con él.

Los picos del mar serían nichos ecológicos sobre los que se superponen las adaptaciones de las especies.

En este paisaje adaptativo cuando las especies no pueden seguir a los picos en movimiento, se quedan atrás.

«La escalera hacia el cielo de CO2» que levantamos desde hace más de un siglo está encrespando el paisaje adaptativo, haciendo que más y más especies se queden atrás…tal y como sugiere un trabajo recién publicado en Nature Communications: «Adaptive responses of animals to climate change are most likely insufficient» (Radchuck V. y col. 2019).

Un ejemplo de predicción catastrófica para un ecosistema marino se encuentra en el informe reciente del IPCC (2018) sobre la diferencia entre el impacto de un aumento de 1,5 ºC (el límite perseguido por el acuerdo climático de París de 2015) o de 2 ºC respecto a la época preindustrial. Pues bien, en él concluyen lo siguiente para los arrecifes de coral:

«Coral reefs, for example, are projected to decline by a further 70-90% at 1.5ºC (high confidence) with larger losses (>99%) at 2ºC (very high confidence)«.

Referencias

  • Alley R.B. Ice-core evidence of abrupt climate changes. PNAS 97:1331-1334 (2000).
  • Badger M.P.S. y col. Insensitivity of alkenone carbon isotopes to atmospheric CO2 at low to moderate CO2 levels. Clim. Past. 15: 539–554 (2019).
  • IPCC. Global Warming of 1.5ºC. 26 pp. (2018). Disponible en www.ipcc.ch
  • Jouzel J. y col. Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years. Science 317:793-796 (2007).
  • Prentice I.C. y col. The carbon cycle and atmospheric carbon dioxide (2018). 56 pp. Disponible en www.ipcc.ch
  • Radchuk V. y col. Adaptive responses of animals to climate change are most likely insufficient. Nat. Comm. 10:3109 (2019).
  • Zeebe R.E. y col. Anthropogenic carbon release rate unprecedented during the past 66 million years. Nat. Geosc. 9:325-329 (2016).
  • Zhang Y.G. y col. A 40-million-year history of atmospheric CO2. Phil. Trans. R. Soc. A 371: 20130096 (2013).
  • Fuentes web: NOAA (Global warming), Scripps CO2 program, Earth Observatory NASA.

Bola 8 rosa

Imagen de portada: [las cianobacterias de Bouzas. Autor: Diego Muñoz]

En el billar de bola 8 hay 15 bolas numeradas: 7 son de un color, 7 de dos colores y por último la bola negra, la nº8. Cada jugador debe meter sus 7 bolas de color y por último la bola 8 para ganar la partida. Spoiler: pierde quien entrone antes de tiempo la bola 8.

Carátula del episodio «Pink 8 ball» (bola rosa en español), de la pantera rosa. Fuente: Pinterest.

Si pensamos en bolas de colores como datos y en la bola 8 como la conclusión a partir de ellos, yo soy el que cogió el taco y metió la nº8 al inicio de la partida !

«Pink 8 ball» era además el título de un episodio de la pantera rosa, y me parece una metáfora muy adecuada porque es una historia desafortunada por mi parte.

Todo comenzó el pasado 3 de julio cuando una periodista del Faro de Vigo, Sandra Penelas, me contactó para consultar mi opinión sobre unas manchas rosadas en la playa do Adro, en el barrio vigués de Bouzas.

Se trata de una cala urbana protegida del oleaje, encajonada entre un paseo y el relleno de Bouzas, abierta a una bahía poco profunda.

Manchas rosadas en Bouzas (7 julio 2019). Autor: F. Rodríguez.
Manchas rosadas en Bouzas (7 julio 2019). Autor: F. Rodríguez.
Manchas rosadas en Bouzas (7 julio 2019). Autor: F. Rodríguez.

En bajamar la zona inferior de la playa es fangosa, y cubriendo los restos de algas (y Zosteras) acumuladas florecían manchas rosadas como éstas, de aspecto pastoso/filamentoso.

El 3 de julio estaba en Madrid, así que solo pude contestar que necesitaría un microscopio antes de opinar sobre aquello. Es la primera vez que (yo al menos) veo estas manchas en las rías gallegas. Así lo recogió el Faro de Vigo: «La playa de Bouzas amanece cubierta por un manto rosado», 3-VII-2019.

Al día siguiente fui a Bouzas y avisé a mi colega José Luis Garrido, del IIM-CSIC, experto en pigmentos de microalgas, para recoger muestras. El olor era nauseabundo. Eso ya nos pudo alertar de que había más algas en descomposición de lo habitual, en concreto cianobacterias cuyo contenido en azufre despide un característico olor a huevos podridos.

Pero en bajamar no huele bien tampoco y aunque era intenso no le concedimos importancia al pestazo. Había marcas en el fango de que habían limpiado la playa, pero se formaron charquitos rosados que pude muestrear.

Una vez en el laboratorio, examiné las muestras en un microscopio invertido y para empezar descubrí que bullían de vida: numerosos ciliados y microalgas (dinoflagelados y clorofíceas) campaban a sus anchas entre un amasijo pulverulento de «algo» rosado.

Mi primera idea fue descartar que fuesen cianobacterias, así que las observé con un microscopio de epifluorescencia, que posee una lámpara de mercurio para excitar unos pigmentos característicos llamados ficoeritrinas y detectar su emisión en el naranja. Pero nada: la oscuridad total.

Las iluminé con otro filtro para observar la fluorescencia roja de la clorofila a, y en ese momento se iluminaron las demás microalgas…y las que llevaba el microzooplancton (como el del vídeo), en su panza.

Las manchas de Bouzas vistas a 400 aumentos, con un dinoflagelado invitado. Autor: F. Rodríguez.

Entre aquellos restos había diminutas colonias de una cianobacteria, Merismopedia, distinguibles porque adoptan forma de cuadrícula. Pero no relacioné aquel amasijo con congéneres suyas.

Merismopedia tampoco emitía fluorescencia y aún así no caí en la cuenta de lo que tenía delante de los ojos. Así que avisé a José Luis de que las manchas rosadas no tenían origen biológico y abandoné dicha hipótesis.

Fuente: Bauhaus

Al creer que era un vertido comenté la información entre mis colegas dedicados al estudio de la contaminación marina en el IEO de Vigo. Y le dieron vueltas al misterio…

Sólo en un caso lo relacionaron con algo: un compuesto para eliminar óxido, de uso habitual en barcos (ferronet). El color ciertamente era similar, aunque no encajaba que los microorganismos estuviesen tan felices rodeados de ferronet.

Al día siguiente, la noticia publicada por el Faro, basada en mi opinión, fue que se trataba de un vertido desconocido de origen no biológico (Faro de Vigo, 5-VII-2019). Incluso la TVG se acercó a entrevistarme al laboratorio.

Cuando venían de camino recibí un email de una persona que había leído la noticia. En su mensaje adjuntaba imágenes de manchas rosadas por vertidos después de la Holi Life nocturna de Moaña, el 15 de junio. Las habían vertido al mar durante las labores de limpieza, para indignación de esta ciudadana. Y no era para menos: no parecía de recibo, aunque la respuesta de la alcaldesa de Moaña fue, según esta persona, que se trataba de una sustancia inocua (maíz con colorante).

En el puerto de Moaña, después de la Holi Life del 15 de junio. Autora: Raquel Rodríguez Rivas

El color y el aspecto encajaban con las manchas de Bouzas, aunque un poco más intensas, todo sea dicho.

Cuando llegó la TVG mantuve mi versión inicial y además les mostré las fotos de la fiesta hindú moañesa. Así pues, el viernes 5 de julio yo ya había metido la bola 8 sin saberlo. En concreto la bola 8 rosa.

En la TVG, aquella misma mañana, entrevistaron a mi colega Manuel Garci (IIM-CSIC) quien apuntó que las manchas rosadas aparecían todos los años y debían proceder de la degradación de algas, un fenómeno habitual en el interior de las rías. Pero no vi la emisión (aquí tienen el enlace).

Después de la visita de la TVG, un colega del IEO de Vigo, Pedro Pousa, me comentó que conocía las manchas rosadas de Bouzas y su aparición recurrente durante el verano.

Viernes por la tarde. Me llega un mensaje al móvil de alguien llamado Diego Muñoz: «En serio no veis un bloom de cianofíceas??». Y adjuntaba fotos con el mismo aspecto de lo que había visto el día anterior.

Las cianobacterias de Bouzas. Autor: Diego Muñoz
Las cianobacterias de Bouzas. Autor: Diego Muñoz

Mi respuesta fue que no las había relacionado con microalgas, sin fluorescencia y con ese aspecto pastoso…pero al mismo tiempo él seguía insistiendo en que eran cianobacterias. Incluso que albergaba pistas sobre el género. Y yo estaba dándome cuenta gracias a él de que tenía una venda en los ojos: esas partículas tenían aspecto de diminutas colonias y recapitulando detalles todo encajaba. Lamenté no haberlas compartido antes con otros colegas, pero ya era demasiado tarde.

Le comenté que necesitaría más muestras para corroborarlo y que estaríamos en contacto. Y así fue: el domingo 7 de julio a las 13:30 la bajamar dejaba en Bouzas un manto extenso de manchas rosadas y recogí nuevo material.

Pink lake, en Australia. Fuente: GeologyIn.

No me hizo falta nada más para saber que Diego estaba en lo cierto, las diminutas bolas rosas llenaban la muestra, los filtros para pigmentos se teñían de un rosado que recuerda a ciertas lagunas en las que proliferan algas como Dunaliella salina y Haloarchaeas.

En cuanto a manchas rosadas de cianobacterias, pueden aparecer cuando dominan pigmentos hidrosolubles como las ficoeritrinas (que pueden teñir incluso el mar), o al degradarse las células y perder pigmentos lipofílicos como la clorofila, que es lo que parece ocurrir en Bouzas.

Algunos ejemplos de aguas rosadas pueden ser las proliferaciones de Plantothrix o Trichodesmium, como demuestran las imágenes del bloom de Canarias en 2017.

Bloom de Plantothrix agardhii-rubescens. Fuente: Sulis y col. (2014).

Las proliferaciones masivas de cianobacterias suelen suceder en masas de agua dulce confinadas y salobres, como estuarios. Pero también colonizan a menudo y tapizan todo tipo de superficies: sedimentos intermareales, zonas rocosas y macroalgas.

Sus colores habituales en vivo son muy variables según las especies y su estado fisiológico: verdeazul/marrón/dorado/rojo/rosado. Algunos de los casos más espectaculares de proliferaciones de cianobacterias los hemos citado en este blog: Los Grandes Lagos y Florida.

El origen de estas manchas rosadas de verano en Bouzas es una incógnita. La hipótesis de que procedan de agua dulce o salobre y que las poblaciones colapsen y se descompongan en el mar me pareció al inicio la más probable. Pero también sería posible que proliferen en el sedimento y colapsen en la zona intermareal de Bouzas, quedando al descubierto sólo en la bajamar. Todo esto sin olvidar que los nutrientes suelen jugar un papel fundamental en la partida. El tiempo (y los estudios) dirán.

No conozco todavía a Diego personalmente, pero después de conversar con él me explicó que cursó estudios de biología y que su afición por recolectar y observar muestras al microscopio le viene de lejos. Aunque ya se lo dije en persona y por escrito, vuelvo a reiterarle desde aquí mi agradecimiento.

La última noticia publicada en el Faro de Vigo por Sandra Penelas (La agudeza ciudadana desvela el «misterio» de Bouzas, 9-VII-2019), hace justicia con la solución y con la necesaria aclaración en los medios. La nota curiosa fue que Diego es ortopeda de profesión y, por casualidad junto a la noticia, insertaron publicidad de un scooter de mobilidad desmontable !!

La caracterización de las cianobacterias de Bouzas continuará y espero que la publiquemos todos los que aquí he citado (y otros colegas), en no demasiado tiempo para dejar constancia del hecho.

Referencias:

-Oren A. Salts and brines, in Ecology of Cyanobacteria II: Their Diversity in Space and Time, ed Whitton A. B., editor. (Dordrecht: Springer), pp. 401–426 (2012).

-Sulis A. y col. Trophic state and toxic cyanobacteria density in optimization modeling of multi-reservoir water resource systems. Toxins 6:1366-1384 (2014).

Un mundo frío y seco

Imagen de portada: fiordo de Inglefield Bredning (Groenlandia, 13 junio 2019). Autor: @SteffenMalskaer

Dicen que una imagen vale más que mil palabras, pero si la acompañamos de un titular sensacionalista corremos el riesgo de desinformar, o de incluso perder la credibilidad.

El escepticismo es el mejor punto de partida. Yo diría más: es una actitud imprescindible para no caer en bulos y tener una opinión informada y actualizada sobre cualquier tema. Nos la podrán colar, pero pongamos un filtro para reducir las posibilidades.

La imagen de los huskies tirando de un trineo sobre una capa de agua en Groenlandia es real e impactante. Pero su propio autor, el científico danés Steffen M. Olsen, debe seguir todavía abrumado por la onda expansiva y las interpretaciones de toda clase que ha generado.

Pongo varios ejemplos: «El drama del deshielo de Groenlandia en una sola foto» (El País, 19-VI-2019), «No son perros caminando sobre el agua, es Groenlandia derritiéndose» (La Voz de Galicia, 20-VI-2019), o «La foto viral que muestra la monstruosa magnitud del deshielo que sufre Groenlandia» (Periodista Digital, 18-VI-2019).

Vaya por delante que nadie con acceso al conocimiento científico actual puede negar la evidencia del cambio global y de su origen antropogénico a través de la quema de combustibles fósiles responsable del aumento de CO2 y de la temperatura media del planeta. Nadie.

Pero no deben creerlo porque yo se lo diga, como el gurú de una secta, sino porque detrás de esa frase la comunidad científica ha acumulado datos objetivos y contrastables que así lo demuestran.

El acceso a esos datos no depende de que le inviten a uno al panel de expertos del IPCC, mal iríamos, sino de que la información se transmita a todos los públicos desde libros, prensa, medios audiovisuales, charlas a pie de calle y centros educativos.

En la información de ciencia debemos aplicar el mismo principio de trazabilidad que con la comida. Fiable es todo aquello que podamos trazar al origen, en este caso a trabajos de instituciones de investigación y académicas (organismos públicos de investigación y universidades), publicados en revistas internacionales revisadas por pares. Claro que hay excepciones, una ristra de ellas, pero este filtro es imprescindible.

Si leen una noticia de ciencia y no hay referencias al estudio original, desconfíen. Busquen medios que incluyan enlaces a las fuentes.

Aquí entra la importancia del rigor y el entretenimiento en la comunicación y divulgación científica: elaborar un mensaje para todos los públicos sin caer en ingenuidades o complejidades que a nadie interesan. Suena difícil y lo es.

Yo lo veo como cruzar un río sobre unas piedras. El artículo científico original es un suelo firme y ancho que construimos los investigadores pero yermo y aburrido para el público en general.

El truco está en romper ese suelo y descubrir el río de evidencias que se oculta bajo él, dejando sólo una fila de piedras para cruzar a la otra orilla. Esas piedras simbolizan la idea esencial y el río la información necesaria para entender, razonar y defender nuestra postura ante los demás.

Quienes nos movemos entre la investigación y la divulgación corremos el riesgo constante de no saber cómo romper el suelo o de hacerlo con tanto ahínco que nadie quiera (ni pueda) cruzar el río!

Aquí van otros ejemplos de cómo se ha titulado la imagen: «La foto viral del deshielo en Groenlandia oculta una gran paradoja científica» (Traveler, 24-VI-2019), «Soaring Temperatures Speed Up Spring Thaw on Greenland’s Ice Sheet» (NY Times, 17-VI-2019), o «Photograph lays bare reality of melting Greenland sea ice» (The Guardian, 18-VI-2019). Los textos de estas noticias son rigurosos y les invito a leerlos.

Porcentaje de la superficie fundida del hielo de Groenlandia en lo que llevamos de 2019 frente al promedio 1981-2010. Fuente: National Snow & Ice Data Center

La imagen de Groenlandia ilustra un fenómeno habitual en verano, acelerado e intensificado en las últimas décadas por el cambio global. Pero por sí sola no es más que un símbolo. Así lo explicaba el propio autor: «the image was more symbolic than scientific to many.” (CTV News, 18-VI-2019).

Dicho de otro modo, es un magnífico ejemplo de cómo romper el suelo, pero dejemos algunas piedras para poder cruzar el río: datos y contexto.

En la próxima entrada hablaremos del CO2 y de la temperatura en nuestro planeta, y de restos fósiles del fitoplancton para estimar los niveles de CO2 cuando los dinosaurios campaban a sus anchas. Gracias a ello sabemos que nuestro mundo de hoy es frío y seco desde la perspectiva de un dinosaurio, claro!

Orejas de mar: de Galicia a Sudáfrica

Imagen de Portada: [Argelia Filatelia – Sellos Postales > 2013 > N° 1659]

Damos por sentadas muchas cosas, como por ejemplo que los gatos ignoran a sus dueños, o que las toxinas marinas sólo afectan -entre los moluscos- a los filtradores de plancton como el mejillón. Pues ninguna es cierta: mi gato puede ser muy cansino y las orejas de mar pueden ser tóxicas (e incluso morirse) por culpa de ciertas biotoxinas de dinoflagelados.

Pendiente de madreperla de Haliotis. Fuente: dhgate.com

Haliotis es un género de moluscos gasterópodos (caracoles marinos, vamos), conocidos popularmente como orejas de mar. Son herbívoros, se alimentan de macroalgas, y su carne es apreciada sobre todo en países asiáticos como China, Japón y Corea.

Poseen una concha muy resistente de carbonato cálcico (aragonito y calcita, esta última una rareza en gasterópodos) y una de sus características más llamativas es la capa interna de nácar o madreperla (placas cristalizadas de aragonito de 300-400 micras de espesor), empleada en joyería y artesanía, incluso para fundas de IPod. Un material bonito y barato.

El color de la concha y de la carne varían según la dieta y otros factores como la temperatura. Los pigmentos encontrados en distintas especies de Haliotis son diversos e incluyen clorofilas, carotenoides, ficobilinas y compuestos derivados. Todos proceden de la alimentación: las orejas de mar no tienen algas endosimbiontes.

GALICIA

En Galicia comenzaron a explotarse bancos naturales de H. tuberculata («peneira» en gallego) en los años 80′ para el mercado japonés. Pero en 1991 los primeros análisis de biotoxinas del INTECMAR (entonces Centro de Control da Calidade do Medio Mariño) y en Japón, detectaron toxinas PSP (saxitoxina y derivados) que obligaron a prohibir su venta desde 1993.

Haliotis tuberculata. Fuente: IPAC.acuicultura

El problema era que Haliotis no se detoxificaba y la extracción con fines comerciales no se reabrió hasta 2002.

Este asunto lo estudió en profundidad durante su tesis doctoral mi colega del IEO, Isabel Bravo (2004), quien descubrió que la mayoría de las toxinas PSP en H. tuberculata (mayormente dcSTX) se localizaban en la epidermis lateral del pie.

¿Y de dónde procedían las toxinas?

Pues necesariamente de la alimentación, pero no se pudo trazar su origen porque el perfil tóxico en Haliotis no coincidía con el de los dinoflagelados productores de PSP en Galicia (Gymnodinium catenatum y Alexandrium minutum).

Además, el contenido de toxinas en individuos recogidos a lo largo de la costa gallega desde Baiona (en el sur, ría de Vigo) hasta Burela (en el norte, Lugo), era muy parecido –y no superior en la costa sur y central– como cabría esperar al estar más expuesta a dinoflagelados productores de PSP (Bravo y col. 1999).

Así pues, la incógnita sobre el origen del PSP en H. tuberculata no llegó a despejarse del todo. Pero se propuso la hipótesis de que las toxinas podrían cumplir una función defensiva. Quizás no les interesa librarse de ellas del todo, lo cual ayudaría a explicar la falta de un mecanismo de detoxificación…

Planta de Galician Marine Aquaculture. Fuente: A. Gerpe, La Voz de Galicia (27-II-2017)

Años después, el cultivo y comercialización de H. tuberculata en Galicia es seguro y rentable: la mayor planta de Europa, Galician Marine Aquaculture (Tal, Muros) comenzó su producción en 2017 con unos 44.000 ejemplares y un precio de 200 euros/kg (La Opinión, 21-X-2018).

La extracción en bancos naturales continúa activa a cargo de 3 cofradías de pescadores: en Pontevedra (Aldán-Hío y Cangas) y A Coruña (Fisterra, Corcubión y Lira). El arte de pesca es submarinismo en apnea y con suministro de aire desde tierra. Dicha explotación (de octubre a mayo) está sujeta a análisis de biotoxinas en el INTECMAR.

SUDÁFRICA

En Sudáfrica comenzó a explotarse comercialmente en 1980 otra especie: Haliotis midae. Hoy en día dicho país es uno de los mayores productores mundiales con unas 1500 toneladas anuales (2015).

Pero también han sufrido lo suyo con las orejas de mar y las biotoxinas…

Haliotis midae. Fuente: Two Oceans Aquarium

En 1989 murieron 40 toneladas de individuos salvajes tras un bloom del dinoflagelado Karenia cristata. Y en 1999 se detectaron también toxinas PSP en H. midae cultivadas en granjas en la costa suroeste (Pitcher y col. 2001).

Las toxinas se localizaron en la epidermis lateral del pie, coincidiendo con los resultados de Bravo en Galicia. Pero en la granja con máximos de PSP los individuos mostraron que las toxinas sí les afectaban: síntomas de parálisis, producción de larvas anormales no viables e incluso algunas muertes.

El perfil de toxinas no encajaba con el dinoflagelado productor de PSP en la región (Alexandrium catenella), ni tampoco con la distribución geográfica de las granjas con Haliotis tóxicas. Así pues, tampoco pudieron identificar inequívocamente a dicho dinoflagelado como fuente de PSP en Haliotis.

Recomendaciones para cosechar Ecklonia maxima de manera sostenible. Fuente: Anderson & Rothman

En las granjas de Sudáfrica el alimento principal de H. midae son algas frescas de tipo kelp (Ecklonia maxima). El kelp se recolecta manualmente desde barcos durante la marea baja, cortándolo a cuchillo.

El acceso y la disponibilidad de estas algas frescas, consideradas como el mejor alimento para Haliotis, condiciona la situación de las granjas y la expansión de esta industria.

Las granjas se localizan en su mayoría en la costa suroeste y ello supone un impacto sobre las poblaciones de kelp, controlado por las autoridades mediante cuotas anuales máximas establecidas por ley.

Por ello, se están desarrollando otras clases de alimentación y sistemas integrados de cultivo de oreja de mar y macroalgas. La ventaja de estos es que incluyen la recirculación de agua, lo que evitaría el riesgo de bombear desde el mar proliferaciones de fitoplancton tóxico como la que devastó 3 granjas en Walkers Bay en verano de 2017.

El bloom se hizo visible a comienzos de enero, tiñendo las aguas de la bahía con una marea roja en la que se identificaron 2 especies dominantes de dinoflagelados: Gonyaulax spinifera y Lingulodinium polyedrum.

La marea roja de Walkers Bay en enero de 2017. Fuente: Fig. 3 de Pitcher y col. (2019), disponible en sciencedirect.

Los primeros síntomas de que algo no iba bien fueron la no fijación de larvas en una granja a finales de diciembre de 2016. En los primeros días del año nuevo los adultos dejaron de comer…

A mediados de enero se observaron ejemplares saliendo del agua y poco después empezaron las muertes. Otros síntomas de estrés fueron la ausencia de respuesta frente a la luz o al contacto, y una adherencia débil al sustrato. Tanto que muchos de ellos no eran capaces ni de enderezarse y se quedaban apoyados sobre la concha.

Las muertes se prolongaron a lo largo de dos semanas coincidiendo con el desarrollo de la marea roja tóxica: más de 5 millones de moluscos muertos, por un total de 250 toneladas entre las 3 granjas afectadas.

Gonyaulax spinifera. Fuente: Fig. 4 de Pitcher y col. (2019), disponible en sciencedirect.

En cuanto a identificar al responsable, el análisis de toxinas en una cepa de Lingulodinium polyedrum aislada del bloom dio resultados negativos. Así que se adjudicó la culpabilidad a la otra especie dominante: Gonyaulax spinifera, productor de yessotoxinas (YTX), las mismas que se detectaron en los análisis de Haliotis expuestos a la marea roja.

No consiguieron cultivar ninguna cepa de G. spinifera pero no había más sospechosos, así que concluyeron que debió ser él.

Las YTX son compuestos muy tóxicos y de acción rápida por vía intraperitoneal en ratones (aunque mucho menos por vía oral). En humanos no hay ninguna evidencia de toxicidad pero sus niveles máximos se regulan oficialmente por precaución (3,75 mg/kg tejido de marisco en la Unión Europea).

¿Y qué daños provocaron las YTX en Haliotis?

(A) Tejido branquial normal en H. midae. (B, C) En individuos expuestos a yessotoxinas. Fuente: Fig. 8 de Pitcher y col. (2019), disponible en sciencedirect.

El análisis de toxinas mostró que los individuos no las absorbían de forma generalizada, sino que se concentraban en branquias y epitelio externo. Las lesiones histológicas de este último eran importantes, explicando la incapacidad de H. midae para fijarse al sustrato.

Además, es sabido que las YTX inducen apoptosis (muerte celular) y las branquias de H. midae exhibían necrosis generalizadas compatibles con dichos efectos y causa probable de la muerte de las pobres orejas de mar.

Agradecimientos: a Silvia Calvo (INTECMAR) por indicarme dónde encontrar los datos de las explotaciones naturales de Haliotis tuberculata (pescadegalicia.gal)

Referencias:

  • Bravo I. y col. Paralytic shellfish poisoning in Haliotis tuberculata from the Galician coast: geographical distribution, toxicity by lengths and parts of the mollusc. Aquat. Toxicol. 46:79-85 (1999).
  • Bravo I. Estudo da toxicidade da orella de mar (Haliotis tuberculata) na costa galega con especial interese na súa localización histoquímica. Tese de doutoramento, Universidade de Vigo, pp. 159 (2004).
  • Pitcher G.C. y col. Paralytic Shellfish Poisoning in the abaloneHaliotis midaeon the west coast of South Africa. J. Shellfish Res. 20:895–904 (2001).
  • Pitcher G.C. y col. Devastating farmed abalone mortalities attributed to yessotoxin-producing dinoflagellates. Harmful Algae 81:30-41 (2019).
  • Thanh H.H. The effects of diet and water temperature on the colour of the Australian greenlip abalone (Haliotis laevigata Donovan). Flinders University, pp. 156 (2016).

Acuicultura y microalgas en Chile

Sal por todas las calles / del mundo / a repartir pescado 
y entonces / grita, / grita / para que te oigan todos / los pobres que trabajan 
y digan, / asomando a la boca / de la mina:
«Ahí viene el viejo mar / repartiendo pescado». 

Oda al mar (Pablo Neruda)

Los anuncios de Nitrato de Chile que aún podemos admirar en algunas calles de España (como el de la portada, en Trujillo) forman parte del imaginario colectivo del s.XX.

Menos conocido es que la explotación de los yacimientos de guano (procedente de excrementos de aves marinas) y salitre (una mezcla de nitratos de la que se extraía el popular fertilizante: NaNO3), fueron el motivo principal de la Guerra del Pacífico o «del salitre» (1879-1883). Dicho conflicto entre Perú, Bolivia y Chile se saldó con la extensión territorial de éste último (convirtiendo a los depósitos de guano, salitre y cobre del desierto de Atacama en uno de los motores económicos del país).

Los ingresos que generaba el salitre forman parte del pasado. Hoy en día los principales sectores exportadores chilenos son el cobre y la acuicultura, esta última batiendo récords en 2018 (850.000 Tm y más de 5.000 millones USD según Crónicadigital.cl, 25-XII-2018).

Chile está en el Top 10 mundial de ventas en acuicultura, con el salmón y la harina de pescado como principales exportaciones. Su crecimiento ha sido fulgurante en las últimas décadas y continúa al alza: el informe sobre «El estado mundial de la pesca y la acuicultura» (FAO, 2018) prevé un aumento del 56% en las exportaciones acuícolas-pesqueras chilenas en 2030 (más del 40% de toda América Latina y el Caribe).

Después de Noruega, Chile es el mayor productor de salmón y trucha con 1.200 empresas y 55.000 empleos en dicho sector. La práctica totalidad de la producción acuícola se concentra en los mares interiores y fiordos de las regiones X (Los Lagos) y XI (Aysén del General Carlos Ibañez del Campo), en el sur y la Patagonia chilena.

Además, el país atesora una enorme producción de moluscos gracias a la productividad de sus aguas fertilizadas por el afloramiento costero. Destaca el mejillón (Mytilus chilensis) con unas 300.000 Tm/año que le sitúan entre los mayores productores del mundo junto a la UE y China.

En un local de comidas en Dalcahue (isla de Chiloé). Autor: F. Rodríguez

Con estas cifras, las pérdidas causadas por enfermedades y/o proliferaciones de microalgas nocivas han cobrado en los últimos años un protagonismo indeseado, con graves daños económicos e impacto social en ocasiones excepcionales.

Chile no se ha librado del aparente aumento global en la frecuencia e intensidad de las proliferaciones nocivas.

Nunca he abordado este asunto porque necesitaba dedicarle un tiempo excesivo. Pero ya no tengo excusa! porque dos trabajos recientes (Luxoro 2018 & Díaz y col. 2019) acaban de publicar sendas revisiones sobre el impacto de las microalgas nocivas en Chile.

Y con estos trabajos debajo del brazo me atrevo a comentarles lo siguiente…

Las biotoxinas en Chile pueden provocar tres síndromes en humanos: VPM, VAM y VDM, cuyas siglas significan («Veneno») + tres opciones nada deseablesParalizante/Amnésico/Diarreico») + («de los Mariscos»). Además, algunas proliferaciones nocivas pueden ocasionar mortandades masivas en los cultivos de salmón.

Y aquí tienen a los culpables…

Alexandrium catenella. Autor: Pablo Salgado.

VPM: Alexandrium catenella.

Este dinoflagelado proliferaba históricamente en la región de Magallanes, en el extremo sur continental.

Pero desde los 90′ se comenzaron a registrar blooms más al norte (anualmente en Aysén y más esporádicos en Los Lagos). La proliferación de 2018 en Aysén alcanzó un récord mundial de saxitoxinas (Guzmán y col. 2018) con 1,430.000 μg STX/kg en mejillón: casi 1800 veces el límite máximo permitido!!

Sus proliferaciones representan una seria amenaza para la salud de las personas y graves perjuicios para el sector acuícola. Especialmente severa fue la proliferación de 2016 en la que 1700 personas perdieron su empleo, con pérdidas de 2 millones de USD por la prohibición en las ventas de mejillón (Mytilus chilensis).

Las proliferaciones masivas de A. catenella han llegado a ocasionar en las últimas décadas cierres en la explotación de marisco en áreas extensas (hasta 500 km) durante períodos de 1 a 3 años !!

Dinophysis acuta en una muestra de red (región de Aysén). Fuente: Patricio Díaz.

VDM: Dinophysis acuta & D. acuminata.

Sus proliferaciones también se han intensificado desde los años 90′ en Los Lagos, Aysén y Magallanes y suponen un riesgo también, no tan agudo para la salud humana como el VPM, pero sí para la comercialización de recursos marisqueros.

A pesar de que ambas especies son conocidas productoras de ácido okadaico (OA) en otras regiones del mundo, todavía no se han podido relacionar los perfiles de toxinas (OA y derivados) observados en moluscos con los típicos en las poblaciones locales de distintas especies de Dinophysis.

VAM: Pseudo-nitzschia australis.

Las toxinas amnésicas (ácido domoico) producidas por diatomeas del género Pseudo-nitzschia provocan cierres sobre todo en la región de Los Lagos, que concentra la práctica totalidad de la producción de mejillón.

Afortunadamente sus proliferaciones no son tan preocupantes como las de otros grupos y la detoxificación de los moluscos afectados (especialmente mejillones y ostras) es muy rápida (4-6 días).

Daños a los cultivos de salmón: Heterosigma y Pseudochattonella.

Las proliferaciones ictiotóxicas y la coloración en el mar que producen estos organismos se conocen popularmente como «marea café», que las distingue de los tonos rojizos de dinoflagelados y otros organismos (como el ciliado Mesodinium) responsables de «mareas rojas» o «Huirihue» en idioma mapuche.

Son varios grupos de microalgas (diatomeas, dinoflagelados, rafidofíceas, dictiocofíceas) los que pueden ocasionar daños a los cultivos de peces y por diversos motivos (toxinas, lesiones en branquias, anoxia). En Chile los eventos más perjudiciales han sido debidos a la rafidofícea Heterosigma akashiwo, especialmente en Los Lagos en 1988.

Dinoflagelados como Karenia cf. mikimotoi también están en el punto de mira después de las mortandades de salmones registradas en el Golfo de Penas en 2017…

Pero el caso más grave para la salmonicultura fue la reciente proliferación de Pseudochattonella cf. verruculosa en Los Lagos en 2016, relacionada con condiciones oceanográficas anómalas por un intenso fenómeno de «El Niño» (denominado incluso como «El Niño-Godzilla«).

El bloom de Pseudochattonella provocó la muerte de casi 40.000 Tm de salmones (27 millones de ejemplares!! Clément y col. 2016) y una caída de casi el 20% de la producción anual.

Protestas en Chiloé (2016) a causa de la marea roja de A. catenella. Fuente: ANRed.org

Como consecuencia, en marzo de 2016 se vertieron 5.000 Tm de salmones en avanzado estado de descomposición en un punto alejado a más de 130 km de la costa de Chiloé.

Poco después, la brusca aparición de un bloom de A. catenella en la zona de Chiloé se asoció a nivel popular con el vertido de los salmones, culpando a dicha industria de las consecuencias medioambientales y de la muerte posterior de moluscos y fauna marina.

La difícil situación, que amenazó gravemente la economía de comunidades costeras entre Aysén y Los Ríos, obligó al gobierno central a decretar el estado constitucional de catástrofe, con subsidios directos a unas 6000 familias a lo largo de casi 8 meses.

Una investigación específica (Buschmann y col. 2016) dictaminó que las condiciones oceanográficas y meteorológicas arrastraron los restos de los salmones hacia aguas abiertas, aumentando los niveles de amonio en el agua, sí, pero lejos de las zonas costeras.

Campos de viento (sensor del satélite ASCAT en el Pacífico frente a Chiloé (enero-abril 2016; paneles superiores) y promedios mensuales (2009-2015; paneles inferiores). Los colores indican velocidad del viento y los vectores (flechas) dirección y magnitud. La estrella es la posición del punto de vertimiento de salmones (marzo 2016). Fuente: Fig. 13 (Buschmann y col. 2016).

Descartaban así ningún tipo de relación entre ambos hechos, pero Buschmann y col. también advirtieron en su informe la conveniencia de contemplar alternativas a los vertidos, así como la importancia de modelos hidrodinámicos que a medio/largo plazo permitan obtener proyecciones de dispersión en tiempo real, caso de tener que realizar nuevos vertidos de peces...

Referencias:

  • Buschmann, A. y col. Scientific report on the 2016 southern Chile red tide. Chilean Department of Economy. 66 pp. (2016).
  • Clément A. y col. Exceptional summer conditions and HABs of Pseudochattonella in souther Chile create record impacts on salmon farm. Harmful Algae News 53:1-3 (2016).
  • Díaz P. y col. Impacts of harmful algal blooms on the aquaculture industry: Chile as a case study. Perspectives in Phycology DOI: 10.1127/pip/2019/0081 (2019).
  • Guzmán L. y col. Atmospheric and oceanographic processes on the distribution and abundance of Alexandrium catenella in the North of Chilean fjords. The 18th International Conference on Harmful Algae, Nantes – France 21–26 October 2018, 37 pp. (2018).
  • Luxoro C. Historia del Huirihue en Chile: Florecimientos algales nocivos. Publicaciones Fundación Terram nº68: 34 pp. (2018).
  • Web: FAO. 2018. El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2018. Cumplir los objetivos de desarrollo sostenible. Roma. Disponible en: http://www.fao.org/3/i9540es/i9540es.pdf

Microorganismos fantásticos y dónde encontrarlos

Imagen de portada: Kelpie [Autores: D. Power y S. Craig. The art of fantastic beasts: the crimes of Grindelwald]

Entre los virus y la ballena azul –el mayor ser vivo que haya existido jamás-, la vida adquiere infinitas formas para dejarnos boquiabiertos. ¿Y qué es la vida? podría decirse que una manera de concentrar la energía y reorganizar la materia para interaccionar con el medio y perpetuarse a través de nuevas formas similares.

Dirigido por Darren Aronofoski y presentado por Will Smith (National Geographic, 2018).

En los últimos años se han realizado documentales magníficos sobre los seres vivos por tierra, mar y aire como BBC Earth (2015, 2016), The Blue Planet (2001, 2017) o One Strange Rock (2018), pero sólo en contadas ocasiones mencionan –e ilustran con imágenes– al fitoplancton y su importancia en la biosfera.

En One Strange Rock, por ejemplo, hemos podido ver diatomeas!!

Su presencia en programas divulgativos escasea porque lo microscópico es invisible para nosotros y lo que no vemos es casi como si no existiese.

Como dice mi cuñado: ¿y eso de las algas, a quién le importa?

Las microalgas (y los microorganismos en general) nos resultan tan ajenos como las partículas elementales de la materia y el fluido electromagnético (por si a alguien le interesa: electrones, quarks, gluones y fotones).

Muchos microorganismos, entre ellos las microalgas, escapan al concepto clásico de animal o vegetal. Son esenciales para el desarrollo y el mantenimiento de la vida tal y como la conocemos, pero difícilmente podemos imaginar su día a día o empatizar con ellos a través de un documental. Lo que sí consiguen es fascinarnos con la exuberancia de sus diseños y adaptaciones para colonizar todo tipo de ambientes.

Pues bien, para ilustrar la diversidad de sus formas y modos de vida he escogido 4 ejemplos de microorganismos incluyendo algunas microalgas, especializados para sobrevivir en condiciones insoportables para los otros tres.

(1/4) Polarella glacialis

  • Tamaño: 10-15 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en el hielo ártico y antártico.

Polarella glacialis. A-E (células vegetativas) F-I (quistes). Fuente: Montresor y col. (2003).

La describieron Montresor y col. (1999) en la ensenada McMurdo (Antártida). En concreto la aislaron de la salmuera en los canales del hielo superficial (a -2 ºC de temperatura).

Polarella forma blooms primaverales en el mar de Ross (Stoecker y col. 1997), aunque Montresor y col. la aislaron luego en el hemisferio norte en 2003, en el hielo ártico entre Canadá y Groenlandia.

Se trata de un dinoflagelado fotosintético perteneciente al selecto orden de los Suessiales.

Y digo selecto porque apenas se conocen 90 especies, entre ellas los dinoflagelados simbiontes de arrecifes tropicales como Symbiodinium, a los que recuerda Polarella.

Lo más llamativo de esta especie son sus quistes espinosos y su extraordinaria resistencia tanto al frío como a los cambios de salinidad: se han encontrado células vegetativas a temperaturas entre -1 y -7 ºC y salinidades desde 20 a 140 (la salinidad del océano suele oscilar entre 34 y 36).

(2/4) Hatena arenicola

  • Tamaño: 30-40 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en la arena de playas japonesas.

Arriba: Hatena arenicola con el endosimbionte verde (la flecha señala la mancha ocular). Abajo: fluorescencia roja (cloroplastos) y azul (en el centro el núcleo de Hatena y los puntitos son los núcleos endosimbiontes). Fuente: Okamoto & Inouye (2006).

Descubierta por Okamoto & Inouye (2006), su nombre genérico «Hatena» significa «enigmático» en japonés. Técnicamente no es una microalga sino un eucariota heterótrofo (katablefárido).

Sin embargo, muchas Hatenas poseen microalgas verdes endosimbiontes caracterizadas genéticamente como Nephroselmis (clorofícea) aunque en versión gigante: 10 veces mayores a las Nephroselmis de vida libre. Los endosimbiontes están parcialmente degradados y no pueden sobrevivir fuera del huésped.

Durante la división celular de Hatena sólo una de las hijas hereda al endosimbionte verde. La otra se vuelve incolora y recupera su aparato de alimentación para poder ingerir de nuevo otras microalgas.

La asociación de Hatena y Nephroselmis parece muy específica, no se ha conseguido cultivar en el laboratorio, y podría representar una fase inicial en la evolución hacia la integración de cloroplastos permanentes en Hatena.

(3/4) Ornithocercus, Histioneis y Amphisolenia

  • Tamaño: desde 30 a 150 micras (algunos hasta 800).
  • ¿Dónde encontrarlos? en mares tropicales y subtropicales.

A: Ornithocercus steinii. B: O. quadratus. C: O. magnificus. E: Histioneis carinata. F: Amphisolenia thrinax. Fuente: Tarangkoon y col. (2010).

Estos tres géneros de dinoflagelados fueron descritos en 1883 por el naturalista alemán Friedrich Ritter v. Stein.

Son seres de siluetas barrocas que incluyen unas 130 especies y su característica más especial es que cultivan su propia huerta (interior y exterior) de fitoplancton.

Al observarlos recuerdan a dinoflagelados de latitudes más frías que hubiesen exagerado sus formas hasta el límite, imagino que para favorecer su flotabilidad y acomodar a su huerta de vegetales !

Son heterótrofos y habitan aguas oligotróficas donde tienes que ser muy eficiente para capturar los escasos nutrientes disueltos o incluso obtenerlos de la atmósfera (como el nitrógeno).

En esas condiciones, cuanto más pequeño mejor y la evolución ha favorecido la asociación con campeonas de la fotosíntesis como las cianobacterias (Synechococcus y Synechocystis).

El cingulum rodeaba a la coraza en la cintura para envainar la espada y de paso proteger los testiculum del legionario. Fuente: historiayguerra.net

En Ornithocercus e Histioneis las cianobacterias son ectosimbiontes que ocupan la estructura en forma de corona en el cíngulo de su anfitrión.

El cíngulo es una ranura circular que divide en dos regiones a la célula y procede del latín cingulum (el cinturón que usaban los legionarios romanos).

Por su parte, en Amphisolenia los simbiontes viven en el interior de la célula. Su naturaleza es desconocida pero mediante microscopía electrónica parecen albergar un cóctel de eucariotas y procariotas, tal como sucede en otras Dinophysiales tropicales como Dinophysis miles.

(4/4) Methanopyrus kandleri

  • Tamaño: entre 2 y 14 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en fuentes hidrotermales submarinas.

Methanophyrus kandleri. Autor: JAMSTEC. Fuente: twitter (@microBIOblog)

Se trata de un microorganismo unicelular procariota, pero ojo!, no son bacterias sino arqueas!, el tercer dominio de los seres vivos junto a bacterias y eucariotas.

Para esterilizar el material de laboratorio utilizamos un autoclave que eleva la temperatura a 121 ºC durante 20 minutos, lo cual se considera más allá de lo soportable para cualquier forma de vida….

…a menos que te llames Methanopyrus fuego de metano«).

M. kandleri es el microorganismo más hipertermófilo que se conoce (Takai y col. 2008): capaz de sobrevivir entre 85-116 ºC a 4 atmósferas de presión, puede crecer a 122 ºC si lo mantenemos a 200 atmósferas y a 130 ºC durante dos horas!

Methanopyrus, es un metanógeno anaerobio que usa como fuentes de energía y carbono simplemente H2 y CO2, liberando CH4 y H2O como productos de desecho. Lo descubrieron Kurr y col. (1991) a partir de muestras recogidas en 1990 con el submarino Alvin en fuentes hidrotermales del Golfo de California (a 2000 m. de profundidad).

Almejas gigantes en las fuentes hidrotermales del rift de las Galápagos, fotografiadas desde el Alvin. Fuente: whoi.edu

Y fue precisamente un descenso del Alvin en 1977 cerca de las Galápagos el que descubrió las espléndidas comunidades que albergaban las fuentes hidrotermales.

Unas formas de vida inimaginables y basadas, no en la fotosíntesis, sino en la quimiosíntesis, que representaron uno de los mayores descubrimientos de la biología en el s.XX.

No sabemos a ciencia cierta dónde se originó la vida en la Tierra, pero las fuentes hidrotermales donde prosperan Methanopyrus y compañía siguen siendo firmes candidatos al título !

Referencias:

-Kurr M. y col. Methanopyrus kandleri, gen. and sp. nov. represents a novel group of hyperthermophilic methanogens, growing at 110 °C. Arch. Microbiol. 156:239-247 (1991).
-Montresor M. y col. Polarella glacialis gen. nov., sp. nov. (Dinophyceae): Suessiaceae are still alive! J. Phycol. 35:186–197 (1999).
-Montresor M. y col. Bipolar distribution of the cyst-forming dinoflagellate Polarella glacialis. Polar Biol. 26:186–194 (2003).
-Okamoto N. & Inouye I. Hatena arenicola gen. et sp. nov., a Katablepharid Undergoing Probable Plastid Acquisition. Protist 157:401—419 (2006).
-Stoecker D.K. y col. Excystment and growth of chrysophytes and dinoflagellates at low temperatures and high salinities in Antarctic seaice. J. Phycol. 33:585–595 (1997).
-Takai K. y col. Cell proliferation at 122°C and isotopically heavy CH4 production by a hyperthermophilic methanogen under high-pressure cultivation. PNAS 105:10949-10954 (2008).
-Tarangkoon W. y col. Spatial distribution of symbiont-bearing dinoflagellates in the Indian Ocean in relation to oceanographic regimes. Aquat. Microb. Ecol. 58:197–213 (2010).