Paretic syndrome in gulls

Credits: SGB

Gaviota, gaviota, vals del equilibrio
Cadencia increíble, llamada en el hombro
Gaviota, gaviota, blancura de lirio
Aire y bailarina, gaviota de asombro
¿A dónde te marchas, canción de la brisa
Tan rápida, tan detenida?

La gaviota (Silvio Rodríguez. «Unicornio», 1982)

I live in Vigo. On a ninth floor. Close to the sea. On the rooftop of my neighbors, nex to a chimney, a pair of yellow-legged gulls raises their chicks every spring. I had never watched it. It’s a touching and curious spectacle.

Seagulls. Almost no one will tell you anything good about them. They soil your car, mug your son’s sandwich on the beach, scour for food in garbage bins, wake you up squawking over the weekend…I did not value their presence either: they’re there every day.

Yellow-legged gull (Larus michahellis) in Cíes Islands. Credits: Gerardo Fdez. Carrera

You don’t appreciate what you have until you lose it. Last year we noticed for the first time in my house that something was missing. The habitual fuss of gulls vanished although the usual couple didn’t miss their rendezvous.

In July I found a dead seagull in the street, at my door. A Colombian visitor in our laboratory asked me surprised by the dead seagulls in Vigo.

On June 26, 2019, the Galician Society of Ornithology (SOG) published a press release warning of the collapse in the populations of yellow-legged gulls.

The Cies islands no longer host the largest colony in Europe after a 78% decrease between 2006-2015 (from 16,035 to 3,520 couples…and in 1996 there were 19,000).

Yellow-legged gull in América beach (Nigrán). Credits: Santi Fraga.

Their decline is generalized in the National Park of the Atlantic Islands, located in the southern Rías Baixas (Cíes, Óns and Sálvora Is.) but also further north, in the Costa da Morte (Sisargas Is.).

In Vigo the calls to remove nests from the rooftops have also been greatly reduced, suggesting a significant decrease in the city.

Many will say: «there were too many.» Right. But how far do their populations should fall to be alarmed and take action?

Seagulls have descended globally in Europe. For example, herring gulls (Larus argentatus) -previously considered a pest- are now included in the UK’s red list of conservation concern.

According to the SGO there must be several causes behind the situation in Galicia: the recent closure of landfills, less food through fishing discards…but there’s something else. I literally quote the SGO:

[…] SGO’s expert ornithologists have for many years detected a large number of seagulls in their nesting areas that at the time of reproduction seem to be affected by some type of poisoning that in a few days, or even just a few hours, weakens them and culminating in full paralysis until death […]
Often, seagulls affected by this syndrome die on the coast, in ports and on beaches commonly used by citizens, and even on the streets.

Less and less seagulls in Galicia («Cada vez menos gaivotas en Galicia». Álvaro Barros, SGO, 2019)

Last year I spoke with Alberto Velando (Animal Ecology Group, University of Vigo), who’s been studying seabirds in the area for many years and explained to me that these deaths have been going on for a decade. For more information, he told me to contact Salvador García Barcelona (IEO Málaga).

Days later I sent him an email and what Salva answered left me stunned:

[…] I’ve been collecting gulls with paralysis syndrome on the coast of Malaga since 2006. I retrieve them at home and then release them with PVC rings to keep track of them in the future.

I don’t know what the cause is, I communicated it several times to the local authorities in case it was convenient to do some kind of analysis. But they answered me that the seagulls were not precisely a priority because they weren’t protected.

So for a few years I freeze all the bodies that I collect and those that end up dying at home in case anyone ever wants to look for the cause of that syndrome. There will be almost two hundred frozen birds of various species, and they keep coming, but not in the form of mass deaths but rather as a trickle.

Lesser black-backed gull (Larus fuscus) with the paretic syndrome. Credits: SGB.

[…] Since 2006 I’ve collected about 500 seagulls by myself, most of them released alive after keeping them at home for a couple of weeks ingesting whey and fish. Fortunately there are other people in the province who collaborate in the collection and care of these gulls, mostly yellow-legged and lesser black-backed ones.

Some are even veterinarians and offer the full potential of their clinics for their care. Our ability to continue collecting gulls is very high since a few months ago we managed to centralize their collection in several veterinary clinics and two canine residences.

They also give us notices from the cleaning services of some beaches and some patrols of the local police of Málaga. And once they reach us in the points we have (mainly to the Protective Society of Animals and Plants of Málaga) they remain in captivity for a few days, are ringed with PVC and released somewhere near predictable food sources, such as the fishing port.

If some gull dies, they keep the bodies and freeze them and then do the autopsies. From post-mortem exams we get a lot of information about the birds (sex, stomach content, molt…). The pity is that there’s no way to carry out analyses to know the cause of these poisonings as there’s no funding or specific projects in progress.

What are the causes of this syndrome? The only work I’ve found in the Iberian Peninsula on the causes of this syndrome was published in 2014 at the University of Lisbon: the doctoral thesis of Susana Patrícia Veloso Soares: «PARETIC SYNDROME IN GULLS (LARIDAE) IN THE SOUTH OF PORTUGAL». The author studied 148 seagulls received at a wildlife rehabilitation center in Algarve (RIAS) between 2009-2012.

The most common symptoms were muscular weakness, wing-drop, ataxia, diarrhoea (cloaca distended), depressed mental status and poor general condition (feathers soiled, thin and dehydrated specimens). Only half of these survived but the analyses failed to reveal the possible causes for this syndrome.

In her work Susana examined, indeed, a lot of them: aspergillosis, salmonellosis, sarcocystosis, botulism, metal poisoning (lead, copper, mercury), pesticides, lack of vitamin B1 (thiamine) and…microalgal toxins.

Harmful algae can seriously intoxicate all kinds of marine fauna through the bioaccumulation of toxins in the food chain (or by other ways). In this blog I’ve cited examples of that in several regions of the world (1,2,3,4,5), but in the Iberian Peninsula there are hardly any confirmed cases of fatal poisoning by biotoxins in seabirds.

Lucía Soliño (IPMA) told me two of them. First, the death of several dozen pelagic seabirds on the coast of Catalonia in 2007 (mainly Mediterranean shearwater, Puffinus yelkouan) associated with amnesic toxins (domoic acid) produced by diatoms of the genus Pseudo-nitzschia.

And secondly, the death of fish and several specimens of waterfowl (common coots and black-headed gulls, among others) in the Doñana National Park (Huelva) in 2004, in this case by microcystins produced by cyanobacteria (Microcystis aeruginosa).

Cory’s shearwater (Calonectrys borealis), one of the species studied by Soliño et al. (2019). Credits: Niclas Ahlberg. Source: niclasahlberg.se

Last year Soliño et al. also published a study on the presence of amnesic toxins (domoic acid) in pelagic seabirds of the Canary and Balearic Islands, detecting these toxins in almost half of the analyzed individuals.

The birds showed no symptoms of intoxication, but this study demonstrates a chronic exposure to domoic acid, worrying due to the possible increase in HAB’s of the genus Pseudo-nitzschia, associated with global warming.

A few years ago, the Parque Nacional das Illas Atlánticas sent us samples of four seagulls with paralysis syndrome from Cíes. But the biotoxin results were negative for the compounds studied (PSP and ASP toxins).

Other possible causes. In northern Europe (Baltic Sea) Balk et al. (2009) associated deaths with symptoms of paralysis in water and land birds in recent years with a deficiency of vitamin B1 (thiamine). But the conclusions of that study were then questioned.

In 1964, residues of various chlorinated hydrocarbon insecticides were discovered in terns and spatulas, dying or already dead, on the island of Texel (​​Wadden Sea, The Netherlands). The symptoms -tremors and convulsions- were compatible with poisoning, probably due to neurotoxic substances.

Fishermen cleaning fish in Essaouira (Morocco). Credits: F. Rodríguez

The usual suspects of gull paralysis syndrome, based on what’s been reported in other European countries, are the botulinum toxins. Although, as we shall see, in the case of the Iberian Peninsula, the suspect is far from being «behind bars».

Avian botulism is usually due to forms of botulinum toxin C / D, distinct to those that affect people by consuming, e.g., tinned food in poor condition.

It affects waterfowl all around the world. Its impact in Europe is greater in the north (Denmark, Sweden, Holland), but also in the United Kingdom and France.

Clostridium botulinum. Source: fineartamerica

It can harm birds in lakes, marshes and public parks that feed on invertebrates (crustaceans, mollusks) that concentrate these toxins.
In fact, avian botulism was first registered in the US in 1910 as «western duck sickness«.

Clostridium botulinum spores are present in terrestrial and aquatic soils, as well as in decomposing organic matter that gulls scavenge in landfills.

These places favor the development of the bacillus and the birds themselves can transport spores from other areas (in their feathers and excrements), setting the basis for further intoxications.

Botulism produces weakness and sagging: individuals cannot fly or barely walk. The potency of these toxins produces fast death by suffocation, drowning (because they can’t hold their heads out of the water), or even if they survive for a while, they eventually perish from starvation or thirst.

Very sad and worrying. These symptoms reminiscent of botulism are those exhibited by the affected seagulls in Portugal and Spain (Andalusia and Galicia).

Celia Sánchez Sánchez, who was a veterinarian at the Wildlife Recovery Center of El Acebuche (Doñana), quotes that a few years ago registered spastic paralysis in herons and some gulls. They named it the syndrome «of His Highness«: the individuals remained rigid, like cardboard, gradually weakening until they died from starvation.

They also frequently received seagulls with paralysis syndrome. It happened not only in the coastal provinces, so one of their hypotheses was the intoxication at landfills. However, the diagnoses through histopathological studies did not elicit the causes of these symptoms.

Although botulism has already been cited in local media such as La Voz de Galicia («Avian botulism, origin of the descent of the seagulls, 20-VIII-2019»), the tests performed in the «Parque das Illas Atlánticas» have been negative.

The only certainty is that there are hardly any studies and much less conclusive evidence to establish the agent (or agents) involved in the syndrome of paresis/paralysis in the Iberian Peninsula.

If they were another animal with greater sympathy it would be easier. That’s why public and private initiatives (from natural parks, research organizations, associations and individuals such as Salvador García [I recommend his twitter @salvagaviotas]) are so valuable for rehabilitating birds, collecting data and biological material for further research on the reasons of this syndrome.

Common guillemot. Credits: blogdeaves

This summer I attended a talk by Pablo Pereira Sánchez, in the visitor center of the National Park das Illas Atlánticas. He mentioned that Galician ornithologists have a hole in the heart in the shape of a guillemot.

During his talk (which fascinated me), I learned that species change their distribution areas for complex reasons (natural and/or anthropogenic ones). It’s not always in our hands to prevent them from leaving, nor is it that new ones arrive.

But it’s indeed our duty to put into action the resources to conserve and showcase a natural heritage that we must protect from our activities and impact on the climate and ecosystems.

Acknowledgments: for the information, review of the text and pictures to Salvador García Barcelona, ​​Lucía Soliño Alonso, Celia Sánchez Sánchez, Pablo Pereira Sánchez, Alberto Velando Rodríguez, Pilar Riobó Agulla, Santiago Fraga Rivas and Gerardo Fernández Carrera. Thank you very much everyone for your comments and collaboration, which contributed so much to elaborate the final version of this post.

References:

  • Balk L. et al. Wild birds of declining European species are dying from a thyamine deficiency syndrome. PNAS 101:12001-12006 (2009).
  • Gutiérrez R. et al. Toxic algae in the Western Mediterranean: a new threat for the critically endangered Balearic Shearwater Puffinus mauretanicus. Waterbird Society Meeting (2007). DOI:10.13140/RG.2.2.22752.12807
  • Koeman J.H. et al. Residues of chlorinated hydrocarbon insecticides in the North Sea environment. Helgol. wiss. Meeresunters. 17:375-380 (1968).
  • López-Rodas V. et al. Mass wildlife mortality due to cyanobacteria in the Doñana National Park, Spain. Veterinary Record 162:317-318 (2008).
  • Ortiz N.E. & Smith G.R. Landfill sites, botulism and gulls. Epidemiol. Infect. 112:385-391 (1994).
  • Rocke T.E. & Barker I. Proposed link between paralytic syndrome and thiamine deficiency in Swedish gulls not substantiated. PNAS 107: E14 (2010).
  • Sociedade Galega de Ornitoloxía. Cada vez menos gaivotas en Galicia. Enlace web: SGO.
  • Soliño L. et al. Are pelagic seabirds exposed to amnesic shellfish poisoning toxins? Harmful Algae 84:172-180 (2019).
  • Veloso Soares S.P. Paretic syndrome in gulls (Laridae) in the South of Portugal. Universidade de Lisboa, 180 pp. (2014).
  • Web sources: Birds of Conservation Concern 4. & In defense of seagulls: they’re smart and they co-parent, 50/50 all the way (NY Times, 23-VIII-2019).

El síndrome de parálisis en gaviotas

Autor de la imagen de portada: SGB.

Gaviota, gaviota, vals del equilibrio
Cadencia increíble, llamada en el hombro
Gaviota, gaviota, blancura de lirio
Aire y bailarina, gaviota de asombro
¿A dónde te marchas, canción de la brisa
Tan rápida, tan detenida?

La gaviota (Silvio Rodríguez. «Unicornio», 1982)

Vivo en Vigo. En un noveno. Cerca del mar. En el tejado de los vecinos, aprovechando una chimenea, una pareja de gaviotas cría a sus polluelos cada primavera. Nunca lo había visto. Es un espectáculo entrañable y curioso.

Gaviotas. Casi nadie te dirá algo bueno de ellas. Manchan tu coche, roban el bocata de tu hijo en la playa, revuelven la basura, te despiertan graznando el fin de semana. Yo tampoco valoraba su presencia: cada día están ahí.

Gaviotas patiamarillas (Larus michahellis) en Cíes. Autor: Gerardo Fernández Carrera.

No aprecias lo que tienes hasta que lo pierdes. El año pasado notamos por primera vez en mi casa que faltaba algo. Se esfumó el alboroto habitual de gaviotas aunque la pareja de siempre no faltó a su cita.

En julio encontré una gaviota muerta en la calle, frente al portal de mi casa. Un visitante colombiano en nuestro laboratorio me preguntó extrañado por las gaviotas muertas en Vigo.

El 26 de junio de 2019 la Sociedad Gallega de Ornitología (SOG) publicó una nota de prensa alertando del derrumbe en las poblaciones de gaviota patiamarilla.

Las Cíes ya no albergan la mayor colonia de Europa tras una disminución del 78 % entre 2006-2015 (de 16.035 a 3.520 parejas…y en 1996 había 19.000).

Gaviota patiamarilla en playa América (Nigrán). Autor: Santi Fraga.

El descenso es generalizado en las Rías Baixas (Cíes, Óns y Sálvora) pero también en el norte, en A Costa da Morte (Sisargas).

En Vigo los avisos para retirar nidos de los tejados también se han reducido mucho lo cual sugiere una disminución importante en la ciudad.

Muchos dirán: «había demasiadas«. De acuerdo. Pero ¿hasta dónde tienen que caer sus poblaciones para alarmarse y tomar medidas?

Las gaviotas han descendido globalmente en Europa. Por dar un ejemplo la gaviota argéntea (Larus argentatus) -antes considerada una peste- ahora está incluida en la lista roja del Reino Unido.

Según la SGO deben haber varias causas detrás de la situación en Galicia: la clausura reciente de vertederos, menos alimento en forma de descartes de pesca...pero hay algo más. Cito literalmente a la SGO:

[…] os ornitólogos expertos en aves mariñas da SGO levan anos detectando unha gran mortandade de gaivotas nas súas zonas de nidificación […] Así, nas últimas tempadas nas colonias de Cíes, Ons, Sálvora e Sisargas detectáronse moitas aves adultas que en plena época de reprodución parecen verse afectadas por algún tipo de intoxicación que en poucos días, ou incluso tan só nunhas poucas horas, vainas debilitando ata que finalmente paraliza por completo os seus corpos e morren […]
Moitas veces, gaivotas afectadas por esta especie de síndrome paralizante morren na costa, nos portos e nas praias usadas habitualmente polos cidadáns, e mesmo nas rúas […].

«Cada vez menos gaivotas en Galicia» (SGO, 2019. Autor: Álvaro Barros)

El año pasado hablé con Alberto Velando (Grupo de Ecología Animal, Universidad de Vigo), quien lleva muchos años estudiando aves marinas en la zona y me explicó que estas mortandades ocurren desde hace una década. Para ampliar información me comentó que contactase con Salvador García Barcelona (IEO Málaga).

Días después le envié un email y lo que Salva me respondió me dejó atónito:

[…] llevo desde 2006 recogiendo gaviotas con síndrome de parálisis en la costa de Málaga. Las recupero en casa y luego las libero con anillas de PVC para poder seguirles la pista en el futuro. No sé cuál es la causa, lo comuniqué varias veces a las autoridades locales por si convenía hacer algún tipo de análisis pero me vinieron a decir que las gaviotas no eran precisamente una prioridad por no tener algún grado de protección.

Así que desde hace unos años congelo todos los cadáveres que recojo y las que acaban muriendo en casa por si alguna vez alguien quiere buscar la causa de ese síndrome. Habrá casi dos centenares de aves congeladas de varias especies, y siguen llegando, pero no en forma de mortandades masivas sino más bien a modo de goteo.

Gaviotas sombrías (Larus fuscus) afectadas por el síndrome de parálisis. Autor: SGB.

[…] Desde 2006 he recogido unas 500 gaviotas yo solo, la mayoría las he liberado con vida tras mantenerlas en casa un par de semanas a base de suero y pescado. Afortunadamente hay otras personas en la provincia que colaboran en la recogida y cuidado de estas gaviotas, mayoritariamente patiamarillas y sombrías.

Algunas incluso son veterinarias y ofrecen todo el potencial de sus clínicas para su cuidado. Nuestra capacidad para continuar recogiendo gaviotas es muy alta ya que hace unos meses conseguimos centralizar la recogida de gaviotas en varias clínicas veterinarias y dos residencias caninas.  

También nos dan avisos desde los servicios de limpieza de algunas playas y algunas patrullas de la policía local de Málaga. Y una vez nos llegan a los recintos de que disponemos (principalmente a la Sociedad Protectora de Animales y Plantas de Málaga) se mantienen en cautividad unos días, se anillan con PVC y se liberan en algún lugar próximo a fuentes de alimento predecibles, como un puerto pesquero.

Si alguna muere me guardan los cadáveres y los congelo para posteriormente hacer las necropsias. De los exámenes post mortem obtenemos mucha información de las aves (sexo, contenido estomacal, muda…), pero la pena es que no hay manera de conseguir hacer análisis que sirvan para saber la causa de esas intoxicaciones porque no hay financiación ni proyectos específicos en curso.

¿Cuáles son las causas de este síndrome? En 2014 se publicó en la Universidad de Lisboa el único trabajo que he encontrado en la Península Ibérica sobre las causas de este síndrome: la tesis doctoral de Susana Patrícia Veloso Soares: «PARETIC SYNDROME IN GULLS (LARIDAE) IN THE SOUTH OF PORTUGAL». Su autora estudió 148 gaviotas recibidas en un centro de rehabilitación de fauna salvaje en Algarve (RIAS) entre 2009-2012.

Los síntomas más comunes fueron parálisis parcial, cloaca flácida, comportamiento deprimido y mal estado general de los individuos (deshidratados y consumidos). Sólo sobrevivieron la mitad pero los análisis no consiguieron revelar al responsable del síndrome.

Y mira que examinó posibilidades: aspergilosis, salmonelosis, sarcocistosis, botulismo, intoxicación por metales (plomo, cobre, mercurio), pesticidas, falta de vitamina B1 (tiamina) y…toxinas de microalgas.

El fitoplancton productor de estas sustancias puede intoxicar gravemente a toda clase de fauna marina a través de la bioacumulación de toxinas en la cadena alimentaria (u otros motivos). En este blog he citado ejemplos de ello en varias regiones del mundo (1,2,3,4,5), pero en la Península Ibérica apenas existen casos confirmados de intoxicaciones fatales por biotoxinas en aves marinas.

Lucía Soliño (IPMA) me comentó dos de ellos. En primer lugar la muerte de varias decenas de aves marinas pelágicas en la costa de Cataluña en 2007 (principalmente pardela mediterránea, Puffinus yelkouan) asociada con toxinas amnésicas (ácido domoico) producidas por diatomeas del género Pseudo-nitzschia.

Y en segundo lugar la muerte de peces y varios ejemplares de aves acuáticas (fochas comunes y gaviotas reidoras, entre otras) en el Parque Nacional de Doñana (Huelva) en 2004, en este caso por microcistinas producidas por cianobacterias (Microcystis aeruginosa).

Pardela cenicienta (Calonectrys borealis), una de las especies estudiadas por Soliño y col. (2019). Autor: Niclas Ahlberg. Fuente: niclasahlberg.se

El año pasado Soliño y col. publicaron además un estudio sobre la presencia de toxinas amnésicas (ácido domoico) en aves marinas pelágicas de Canarias y Baleares, detectando dichas toxinas en casi la mitad de los individuos analizados.

Las aves no mostraban síntomas de intoxicación, pero dicho estudio demuestra una exposición crónica al ácido domoico, preocupante por el posible incremento de las proliferaciones de diatomeas nocivas del género Pseudo-nitzschia, asociado con el cambio climático.

Hace varios años el Parque Nacional das Illas Atlánticas nos envió al IEO muestras de cuatro gaviotas con síndrome de parálisis en Cíes. Pero los resultados de biotoxinas fueron negativos para los compuestos que se estudiaron (toxinas paralizantes y amnésicas).

Otras posibles causas. Un estudio en el norte de Europa (Mar Báltico) asoció las muertes con síntomas de parálisis en aves acuáticas y terrestres de los últimos años con una deficiencia de vitamina B1 (tiamina). Pero las conclusiones de dicho estudio fueron luego puestas en entredicho.

En 1964 se descubrieron residuos de varios insecticidas de hidrocarburos clorados en charranes y espátulas, agonizantes o ya muertas, en la isla de Texel (Mar de Wadden, Países Bajos). Los síntomas -temblores y convulsiones- eran compatibles con envenenamiento, probablemente por sustancias neurotóxicas.

Pescadores limpiando pescado en Essaouira (Marruecos). Autor: F. Rodríguez

Las sospechosas habituales del síndrome de parálisis en gaviotas, en base a lo que sucede en otros países europeos, son las toxinas botulínicas. Aunque como veremos, en el caso de la Península Ibérica el sospechoso dista mucho de estar «entre rejas».

El botulismo aviar suele deberse a formas de toxina botulínica C/D, distintas a las que afectan a las personas por consumir, por ejemplo, conservas en mal estado.

Afecta a aves acuáticas de todo el mundo. Su impacto en Europa es mayor en el norte (Dinamarca, Suecia, Holanda), aunque también en Reino Unido y Francia.

Clostridium botulinum. Fuente: fineartamerica

Puede perjudicar a aves en lagos, marismas y parques públicos que se alimentan de invertebrados (crustáceos, moluscos) que concentran dichas toxinas.

De hecho el botulismo aviar se registró por primera vez en EEUU en 1910 como «western duck sickness«.

Las esporas de Clostridium botulinum están presentes en suelos terrestres y acuáticos, así como en la materia orgánica en descomposición que carroñean las gaviotas en los vertederos.

Dichos lugares favorecen el desarrollo del bacilo y son las mismas aves las que pueden transportar las esporas de otras zonas (en sus plumas y excrementos), sembrando las bases para desarrollar la intoxicación.

El botulismo produce debilidad y flacidez: los individuos no pueden volar ni apenas andar. La potencia de estas toxinas ocasiona que mueran rápidamente por asfixia, ahogamiento (porque no pueden sostener la cabeza fuera del agua), o aunque sobrevivan un tiempo perecen finalmente de hambre y sed.

Muy triste y preocupante. Estos síntomas que recuerdan al botulismo son los que exhiben las gaviotas afectadas en Andalucía, Portugal y Galicia.

Celia Sánchez Sánchez, que era veterinaria del Centro de Recuperación de Fauna Silvestre de El Acebuche (Doñana), cita que observaban hace unos años parálisis espásticas en garza real y alguna gaviota. Le llamaban el síndrome «de su excelencia»: los individuos se quedaban rígidos, como de cartón, perdiendo fuerzas hasta morir de inanición.

También recibían con frecuencia gaviotas con parálisis flácida. No se daba solo en las provincias de costa así que una de sus hipótesis era que se intoxicaran en los vertederos. Sin embargo los diagnósticos mediante estudios histopatológicos no arrojaron resultados que permitiesen conocer las causas de aquellos síntomas.

A pesar de que la hipótesis del botulismo ya se ha citado en medios locales como La Voz de Galicia («El botulismo aviar, origen del descenso de las gaviotas, 20-VIII-2019«), las pruebas realizadas en el Parque das Illas Atlánticas han resultado negativas.

Lo único cierto es que apenas hay estudios y mucho menos evidencias concluyentes que permitan establecer el agente (o agentes) implicados en el síndrome de paresis/parálisis en la Península Ibérica.

Si fuese otro animal con mayores simpatías lo tendría más fácil. Por eso mismo iniciativas públicas y privadas (de parques naturales, organismos de investigación, asociaciones y particulares como Salvador García [les recomiendo su twitter @salvagaviotas]) son tan valiosas para rehabilitar aves, recabar datos y material biológico para proyectos de estudio sobre los motivos de este síndrome.

Arao común. Fuente: blogdeaves

Este verano asistí a una charla de Pablo Pereira Sánchez, en el centro de visitantes del Parque Nacional das Illas Atlánticas, y mencionó que en los ornitólogos gallegos hay un hueco en el corazón con forma de arao.

Durante su charla (que me fascinó), aprendí que las especies cambian sus áreas de distribución por motivos complejos (naturales y/o antropogénicos). No siempre está en nuestra mano evitar que se vayan, como tampoco lo está que lleguen otras nuevas.

Pero que no sea por no haber puesto los medios necesarios para conservar y poner en valor un patrimonio natural que debemos proteger de nuestras actividades e influencia sobre el clima y los ecosistemas.

Agradecimientos: por la información, revisión del texto e imágenes a Salvador García Barcelona, Lucía Soliño Alonso, Celia Sánchez Sánchez, Pablo Pereira Sánchez, Alberto Velando Rodríguez, Pilar Riobó Agulla, Santiago Fraga Rivas y Gerardo Fernández Carrera. Muchas gracias a todos por vuestros comentarios y colaboración, que han hecho que la versión final de esta entrada sea mucho más completa e interesante.

Referencias:

  • Balk L. y col. Wild birds of declining European species are dying from a thyamine deficiency syndrome. PNAS 101:12001-12006 (2009).
  • Gutiérrez R. y col. Toxic algae in the Western Mediterranean: a new threat for the critically endangered Balearic Shearwater Puffinus mauretanicus. Waterbird Society Meeting (2007). DOI:10.13140/RG.2.2.22752.12807
  • Koeman J.H. & col. Residues of chlorinated hydrocarbon insecticides in the North Sea environment. Helgol. wiss. Meeresunters. 17:375-380 (1968).
  • López-Rodas V. & col. Mass wildlife mortality due to cyanobacteria in the Doñana National Park, Spain. Veterinary Record 162:317-318 (2008).
  • Ortiz N.E. & Smith G.R. Landfill sites, botulism and gulls. Epidemiol. Infect. 112:385-391 (1994).
  • Rocke T.E. & Barker I. Proposed link between paralytic syndrome and thiamine deficiency in Swedish gulls not substantiated. PNAS 107: E14 (2010).
  • Sociedade Galega de Ornitoloxía. Cada vez menos gaivotas en Galicia. Enlace web: SGO.
  • Soliño L. y col. Are pelagic seabirds exposed to amnesic shellfish poisoning toxins? Harmful Algae 84:172-180 (2019).
  • Veloso Soares S.P. Paretic syndrome in gulls (Laridae) in the South of Portugal. Universidade de Lisboa, 180 pp. (2014).
  • Fuentes web: Birds of Conservation Concern 4. & In defense of seagulls: they’re smart and they co-parent, 50/50 all the way (NY Times, 23-VIII-2019).

Fuego y cenizas

Incendio en New South Wales (Australia, 2019). Autor: Orbital Horizon/Copernicus Sentinel Data/Gallo Images/Getty Images. Fuente: vox.com

A día de hoy siguen activos los incendios que desde septiembre devastan enormes áreas del sureste de Australia.

Wallabie en New South Wales aprovechando las zanahorias caídas del cielo. Fuente: dailymail.co.uk

Más de 60.000 km2 (2/3 de la extensión de Portugal) es lo que se ha quemado en estos meses con un balance de 28 fallecidos y cientos de miles de personas desplazadas.

En cuanto a la fauna salvaje se estiman en cientos de millones los animales muertos bajo el fuego, mientras que otros serán sacrificados por motivos de seguridad. Sí, han leído bien: camellos, unos 10.000).

La situación es tal que se ha creado la «Operación Rock Wallaby» consistente en arrojar miles de kilos de patatas y zanahorias desde helicópteros para que las colonias de estos marsupiales puedan sobrevivir tras la catástrofe.

Aunque no haya estudios todavía sobre estos incendios, el caso de 2019 ilustra las consecuencias de condiciones meteorológicas extremas (prolongadas sequías y elevadas temperaturas), cada vez más frecuentes debido al cambio climático.

Lo que sí sabemos es que las grandes sequías en Australia están asociadas con un fenómeno similar a lo que sucede en el Pacífico con «El Niño», y que en el Índico se denomina «Dipolo del Océano Índico (DOI)».

Consiste en una oscilación periódica de la temperatura superficial del Índico. Su relación con las sequías en Autralia se demostró en 2009, a partir de una serie temporal de 120 años.

Fase positiva del Dipolo del Océano Índico. Fuente: bom.gov.au

El DOI posee 3 fases: neutra, positiva y negativa. Durante la fase positiva la temperatura en el Índico occidental es más elevada, justo lo contrario que en la zona oriental.

En ella se intensifica el afloramiento costero y desciende la temperatura superficial del Índico, gracias al aumento de los alisios que transportan agua superficial desde Oceanía hacia África.

La intensidad del DOI suele ser máxima entre agosto y octubre. Sus efectos pueden prolongarse hasta diciembre para luego desaparecer con la llegada del monzón.

Pues bien. En septiembre de 2019 ya se constató que el DOI iba a ser especialmente intenso por lo que era de esperar una intensa sequía en Indonesia, Singapur y Australia.

Dipole Mode Index. Es el índice normalizado del DOI, donde se puede observar la intensa fase positiva de 2019. Fuente: Dr. Saji N. Hameed (http://enformtk.u-aizu.ac.jp)

Así pues, las grandes sequías en Australia (como las sufridas en las últimas dos décadas, desde 1995) están relacionadas con esta oscilación de temperatura en el Índico.

Si a ello le sumamos el aumento de temperatura debido al cambio climático tenemos el cóctel perfecto para la propagación de incendios.

A pesar del período seco que atraviesa Australia desde 1995 –conocido como «Big Dry»– la zona afectada por los incendios destacaba a nivel mundial por el crecimiento de su vegetación en las últimas décadas. Y no lo digo yo, lo reconocía el informe del IPCC titulado «Climate Change and Land» (2019):

Globally, greening trends (trends of increased photosynthetic activity in vegetation) have increased over the last 2–3 decades by 22–33%, particularly over China, India, many parts of Europe, central North America, southeast Brazil and southeast Australia.

IPCC (2019)
Volcanes en las Aleutianas y Alaska. La nube corresponde a la erupción del Kasatochi en 2008. Fuente: Fig. 1 de Langmann y col. (2010).

Para terminar con mejor sabor de boca despediré esta entrada con el vídeo de un koala rescatado de los incendios.

Pero antes querría contarles que los incendios en tierra pueden afectar a la vida marina. ¿CÓMO? pues, por ejemplo, fertilizando el océano.

Las cenizas de los incendios o de las erupciones volcánicas, a través de la erosión, la escorrentía de los ríos o la deposición atmosférica, aportan minerales y nutrientes esenciales para el crecimiento del fitoplancton tales como el hierro.

El efecto del polvo del desierto como fertilizante en el mar es bien conocido, pero no fue hasta la década de los 90′ cuando empezó a plantearse también que las cenizas volcánicas podrían ser relevantes para el ciclo del hierro y la productividad primaria en el océano.

Este campo de estudio es tan reciente que la primera evidencia de la relación causal entre una erupción y un bloom de microalgas se estableció en 2008 en el Pacífico NE tras el estallido del Kasatochi (un volcán situado en la islas Aleutianas, en el cinturón de fuego del Pacífico).

El Pacífico NE es una zona de baja productividad durante todo el año debido a la escasez de nutrientes en la capa iluminada del océano como el hierro.

Diferencia entre la media mensual de clorofila en 2008 respecto a 2002-2007, desde abril (A) a octubre (G). Fuente: Fig. 3 de Langmann y col. (2010).

De hecho Martin & Fitzwater escogieron esta región para confirmar la hipótesis de la limitación por hierro del fitoplancton en 1988, posible vía además para contrarrestar el cambio climático gracias al aumento de la fotosíntesis y la absorción de CO2 en el océano. Fascinante idea abandonada en la actualidad.

Pues bien, tras la erupción del Kasatochi a comienzos de agosto se observó un crecimiento anómalo de fitoplancton de forma casi inmediata y hasta el mes de octubre.

El área de crecimiento detectada mediante satélite coincidió con el desplazamiento y la deposición atmosférica de cenizas volcánicas del Kasatochi.

Pero además de la erupción contribuyeron también las condiciones oceanográficas favorables. Sin ellas no habría sucedido el bloom.

Porque en verano la capa de mezcla superficial se reduce a 20-40 metros, aumentando la estabilidad y el impacto de la fertilización claves ambas para la proliferación del fitoplancton durante semanas y semanas…

Respecto al efecto de las cenizas de los incendios, existe un antecedente preocupante para lo que está sucediendo ahora mismo en Australia.

En 1997 se observó una mortalidad masiva de arrecifes de coral en las islas Mentawai frente a Sumatra (Indonesia) tras una marea roja de fitoplancton. Dicho suceso mereció un artículo en Science (Abram y col. 2003).

Los autores de dicho trabajo identificaron como causa principal de la catástrofe la hipoxia asociada con la fase final de la marea roja y la descomposición de la materia orgánica producida durante ella.

Islas Mentawai (Indonesia). Fuente: everessencenutrition

Esta relación causa-efecto se apoya también en testimonios locales describiendo que los arrecifes y los peces comenzaron a morir cuando el mar se tiñó de rojo (nasa.gov).

La marea roja fue inmensa: cubrió los 400 kilómetros de extensión del archipiélago Mentawai y los daños que produjo fueron tan graves que perecieron la práctica totalidad de arrecifes y peces en la región.

Desgraciadamente nadie identificó la especie responsable. Pero no es descartable que la marea roja fuese también tóxica o ictiotóxica dados los efectos sobre el ecosistema (puede que fuesen dinoflagelados, rafidofíceas, quien sabe…).

¿Y cuál fue el motivo de aquella marea roja letal? Coincidió con un período de afloramiento, que favorece la proliferación de fitoplancton, y 1997 coincidió con valores positivos muy elevados para el índice del DOI, lo cual intensifica el afloramiento costero en la costa de Sumatra.

Oscilación del DOI durante los últimos 150 años. Fuente: CSIRO, a través de smh.com.au

El estudio de registros fósiles de arrecifes de hasta 7.000 años de antigüedad en la región no reveló alteraciones del crecimiento compatibles con episodios pasados de mortalidades masivas.

Y la reconstrucción prehistórica del índice DOI en la región reveló valores también elevados en épocas pasadas…

Así que la mortalidad de arrecifes en 1997 fue excepcional. Algo más tuvo que ocurrir aquel año…ya se lo imaginarán.

En 1997 sucedieron los peores incendios en el sureste de Asia desde que existen registros históricos especialmente en las islas de Sumatra y Borneo. Sólo en Sumatra se quemaron 15.000 km2 y unas condiciones anómalas de vientos alisios del este desplazaron las nubes de ceniza hacia las islas Mentawai, entre septiembre-diciembre de 1997.

A) extensión de los arrecifes muertos en Mentawai. B) anomalía superficial de temperatura mostrando el enfriamiento asociado con el afloramiento. C) Nube de humo asociada con los incendios. Fuente: Abram y col. (2003).

El aporte de nutrientes y de hierro por las cenizas de los incendios (unido a las condiciones de afloramiento favorables al crecimiento del fitoplancton), se calcula que habría sido más que suficiente para iniciar y mantener la gigantesca, excepcional y mortífera marea roja.

Este siniestro es una llamada de atención sobre las graves consecuencias que pueden ocasionar los incendios forestales en el océano si las condiciones ambientales son también propicias.

Afortunadamente no parece haber sido el caso de Australia.

Los arrecifes ya están suficientemente amenazados por el aumento de temperatura como para echar más leña al fuego, nunca mejor dicho.

Peces muertos en el río MacLeay (New South Wales). Autor: L Newberry. Fuente: The Guardian.

El tiempo dirá si se observan efectos similares en las zonas costeras y de océano abierto afectadas por las cenizas de los incendios de 2019-2020.

A estas alturas no hay noticias de ningún bloom de fitoplancton y cabe pensar que no sucederá nada parecido a lo de Mentawai.

Lo que sí ha saltado a la prensa es la muerte de centenares de miles de peces en aguas continentales del estado de New South Wales por falta de oxígeno en ríos y lagos cargados de cenizas y fango (The Guardian, 17-I-2020).

Y ahora sí, aquí tienen a un koala con mucha suerte. Me encanta cómo le intenta tranquilizar la rescatadora tras meterlo al transportín.

Uno de esos vídeos que deja esperanza aunque también sabor agridulce en medio del naufragio.

NOTA: El 15 de septiembre de 2021 se publicó «Widespread phytoplankton blooms triggered by 2019–2020 Australian wildfires» (Tang y col.; Nature 597:370-375), relacionando la fertilización por aerosoles desprendidos durante los incendios en Australia con el desarrollo posterior de un gigantesco bloom en el Océano Antártico.

Referencias:

  • Abram N.J. y col. Coral reef death during the 1997 Indian Ocean Dipole linked to Indonesian wildfires. Science 301:952-955 (2003).
  • Bixby R.J. y col. Fire effects on aquatic ecosystems: an assessment of the current state of the science. Freshwater Science 34:1340-1350 (2015).
  • Duggen S. y col. The role of airborne volcanic ash for the surface ocean biogeochemical iron-cycle: a review. Biogeosciences 7:827-844 (2010).
  • Langmann B. y col. Volcanic ash as fertiliser for the surface ocean. Atmos. Chem. Phys. 10:3891-3899 (2010).
  • Martin J. H. & Fitzwater S. E. Iron deficiency limits phytoplankton growth in the north-east Pacific subarctic. Nature 331: 341–343 (1988).
  • Shukla P.R. y col. Technical Summary. In: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems, 74 pp. (2019). Disponible en: IPCC.
  • Ummenhoffer C.C. y col. What causes southeast Autralia’s worst droughts? Geophys. Res. Lett. 36. L04706 (2019).

Las Coloradas

La banda amarilla del Everest

Imagen de portada: La cumbre del Everest [Fuente: Pinterest].

Alfred Wegener presentó en 1912 su hipótesis sobre la deriva de los continentes, décadas antes de comprender los mecanismos que la regían y de que se enunciase la teoría de la tectónica de placas.

Epicentros de terremotos. Autor: NASA. Fuente: denali.gfsc.nasa

Las zonas de colisión entre placas son «puntos calientes» de actividad sísmica y a lo largo de ellas se distribuyen los epicentros de los seísmos más importantes registrados en el planeta.

El choque entre placas es responsable también de las simas oceánicas más profundas y del levantamiento de cordilleras como la americana (desde Norteamérica hasta los Andes), los Alpes, el Atlas y el Himalaya.

Esta última formación surgió tras la colisión entre la placa India y la Euroasiática hace 55 millones de años.

La placa India llegó desde el sur, separándose de la africana y antártica, a medida que el lecho del antiguo mar de Tetis se hundía bajo la corteza continental.

Placas tectónicas mayores. Fuente: USGS

La colisión de placas dejó tras de sí el actual océano Índico levantando de paso la cordillera más elevada del mundo. Pero el mar de Tetis no desapareció sin dejar rastro.

Porque el Himalaya surgió precisamente por la elevación de su lecho. Las rocas más densas de la corteza oceánica se hundieron en los límites entre placas pero aquellas más ligeras, cargadas de sedimentos y fósiles marinos, se elevaron.

Sobre ellas actuaron presiones enormes que las transformaron en rocas metamórficas en distinto grado (debido al calor por la presión y el engrosamiento de la corteza). Así se formó el Himalaya…

Para ilustrarlo mejor vamos a utilizar el Everest (Qomolangma en tibetano o Sagarmatha en nepalí).

Los minerales que integran su base soportaron mayor presión y temperatura por lo que se fundieron eliminando cualquier resto de fósiles marinos. Se trata de rocas metamórficas como esquistos, gneis y granito.

Sin embargo, en niveles superiores (desde unos 6.900 metros de altitud y hasta la cumbre del Everest) se conservaron fósiles de hasta 400 millones de antigüedad. Depósitos marinos que hoy contemplan el mundo desde su mismo techo. Del lecho al techo, si me permiten el chiste malo.

Principales formaciones rocosas del Everest. YB es la banda amarilla (Yellow Band). Fuente: volcanocafe y earthsciences.

En una cota por encima de 8.000 metros, se encuentra la banda amarilla del Everest. En 2005 un grupo de investigadores japoneses publicaron un estudio sobre la geología de su cumbre y de la banda amarilla.

Aprovecharon que uno de los coautores había coronado el Everest y recogido preciosas muestras hasta sólo 6 metros de la cima (y no en ella porque se encontraba cubierta de hielo).

La disposición de estratos en la banda amarilla sugiere que los sedimentos calizos que la formaron se depositaron en una plataforma continental bastante inclinada. Su grosor es de 172 metros.

La banda amarilla está formada por arenisca sedimentaria de fondos marinos someros, que se transformó en distintas rocas metamórficas: mármol, filita (con moscovita y biotita), y semi-esquistos.

Debido al metamorfismo la banda amarilla no conserva apenas fósiles, pero a pesar de ello se aciertan a distinguir rastros de crinoideos, ostrácodos, braquiópodos y trilobites.

Clases de microbialitos según su entramado interno. Fuente: Riding (2011).

Sobre la banda amarilla se encuentra el último estrato: caliza prácticamente inalterada con fósiles de ostrácodos, trilobites y crinoideos en un lecho sedimentario de unos 60 metros de grosor, formado por trombolitos. ¿Hein? ¿trombo-qué?

Traducción de trombolito: sedimentos atrapados en un biofilm de cianobacterias. Sí, han leído bien. La cumbre del Everest, el techo del mundo, alberga estructuras originadas por cianobacterias marinas.

Los trombolitos son un tipo de microbialito: depósitos organo-sedimentarios, generalmente de carbonato cálcico.

Estromatolitos (Shark Bay, Australia). Fuente: lifeder.com

Quizás les suenen otras estructuras relacionadas, los estromatolitos.

Ambas se diferencian en que los estromatolitos tienen estructuras laminadas en su interior mientras que los trombolitos son irregulares, grumosos.

Los estromatolitos son los fósiles más antiguos del mundo, las primeras evidencias de vida sobre La Tierra (3500 millones de años).

Trombolitos fósiles en Flower’s Cove (Terranova, Canadá). Fuente: tripadvisor.

Su abundancia y diversidad se redujeron enormemente desde los últimos 1000 m.a. y hoy en día para contemplarlos «vivos» hay que subirse a un avión con destino a Australia o Bahamas.

Los trombolitos aparecen más tarde en el registro fósil (desde hace 1200 m.a.), y además de los que coronan el Everest podemos admirar restos fósiles a nivel del mar en lugares como Terranova (Canadá) o Almería (España).

Los trombolitos «vivos» son escasos hoy en día y se encuentran en lagos salobres de Australia y en Columbia Británica (Canadá).

¿Cómo se forman los trombolitos?

Para empezar, las cianobacterias no son organismos que fabriquen estructuras calcáreas de manera obligatoria (como los cocolitofóridos, p.ej.).

Provocan la precipitación de carbonatos al absorber CO2 durante la fotosíntesis, y el resultado final depende de que las condiciones ambientales sean favorables (alto estado de saturación del carbonato en el agua), así como de las tasas de precipitación, sedimentos depositados y la comunidad microbiana del biofilm.

Formación de cristales de carbonato cálcico en cianobacterias filamentosas. Fuente: Riding (2011).

La calcificación en cianobacterias es extracelular.

Los cristales de carbonato se forman en la vaina mucilaginosa que protege a las células debido a la absorción activa de bicarbonato (HCO3).

Este se transforma intracelularmente en CO2, liberando hidroxilos (OH) al medio.

Dicho proceso aumenta el pH alrededor de las células induciendo la precipitación de carbonato cálcico (tal como muestra la figura anterior).

Scytonema. Fuente: conncoll.edu

La aparición de trombolitos en el registro fósil coincide con una caída significativa en los niveles de CO2 hace 1200 m.a. y el consiguiente desarrollo de mecanismos de concentración de CO2 en cianobacterias, responsables del proceso de absorción activa de bicarbonato.

¿Qué cianobacterias los forman?

En los trombolitos modernos encontramos cianobacterias filamentosas como Scytonema.

Y entre los fósiles destacan Angusticellularia, Botomaella y Girvanella.

Volviendo al Everest para terminar…

(a-d) microfotografías de rocas en la cima del Everest. (e-f) en la banda amarilla. Fuente: Sakai y col. (2005).

Para ilustrar los fósiles marinos de la cumbre y el metamorfismo en la banda amarilla, lo mejor es una imagen de las muestras recogidas por Mr. Sawada ¡¡el intrépido investigador que se ganó con creces la firma como coautor de Sakai y col. (2005)!!

En ella pueden observar restos de crinoideos (C), trilobites (T), ostrácodos (O) y pellets fecales (P), en rocas de la cima (a-d).

Y en contraste las muestras de la banda amarilla (e-f), alteradas por el metamorfismo (e: mosaico de calcita; f: cuarzo-moscovita).

Referencias:

-Riding R. Calcified cyanobacteria. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 211-223 (2011).

-Riding R. Microbialites, Stromatolites and Thrombolites. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 635-654 (2011).

-Sakai H. y col. Geology of the summit limestone of Mount Qomolangma (Everest) and cooling history of the Yellow Band under the Qomolangma detachment. The Island Arc 14:297-310 (2005).

Hace 66 millones de años

Imagen de portada: fósiles de ammonites (Speetoniceras sp.). [Autor: Daderot (Wikimedia)].

«Gee, I wish we had one of them doomsday machines…»

Dr. Strangelove (1964).

Leyendo artículos científicos uno se encuentra a veces expresiones y palabras sin traducción directa del inglés. Una de ellas es Strangelove ocean, en referencia a la mítica película «Dr. Strangelove» (¿Teléfono rojo? viajamos hacia Moscú), de Stanley Kubrick (1964).

Peter Sellers caracterizado como el Dr. Strangelove en esta fabulosa sátira antibelicista. La cita que escogí para el comienzo de la entrada me parece desternillante. Aquí tienen la escena para entenderla (min 3:33).

El Dr. Strangelove es un científico que trabajó para los nazis y luego como director de las investigaciones y desarrollo de armamentos de E.E.U.U. Él es quien confirma la posibilidad de que la U.R.S.S. posea el «artefacto definitivo» («doomsday machine»), una bomba nuclear que arrasaría la vida sobre La Tierra.

Dicha escena ocurre durante el gabinete de crisis reunido en el Pentágono.

Pero una catástrofe similar también podría llegar del espacio y de hecho originó la última extinción masiva en La Tierra. Hace unos 66 millones de años el impacto del asteroide de Chicxulub (Yucatán, México) provocó lo que se conoce como un invierno nuclear: oscuridad prolongada.

Si por algo es famoso aquel cataclismo es porque finiquitó a los dinosaurios. Una extinción en masa, aunque selectiva, al final del Cretácico, que acabó con el 70% de las especies sobre el planeta. Ello incluye a los ammonites y al nanoplancton calcáreo responsable de los depósitos de carbonato cálcico (creta) que dieron nombre a dicho período.

Los restos geológicos indican tsunamis, incendios y terremotos devastadores, pero las causas que llevaron a la extinción masiva de la vida en tierra y mar son menos evidentes. Una explicación propuesta en los años 80′ fue la del colapso de la fotosíntesis en el océano: Strangelove ocean (océano muerto).

Los motivos: el bloqueo de la luz solar tras el cataclismo impidió la fotosíntesis en el océano por las cenizas y gases emitidos a la atmósfera. Sin mencionar la destrucción temporal de la capa de ozono, calentamiento global, lluvia ácida y brusca acidificación del océano.

El cráter de Chicxulub tiene 200 km de diámetro. Fuente: ptcy.com.mx

El indicio: la caída del gradiente de δ¹³C característico entre las conchitas de foraminíferos planctónicos (que habitan en la capa superior del océano) y bentónicos (en el fondo).

Dicho gradiente se mantiene por efecto de la fotosíntesis de las microalgas y refleja también la eficiencia de la bomba biológica de carbono (es decir: el carbono orgánico exportado desde la superficie al fondo del océano). Por tanto su caída se interpretó como el colapso de la fotosíntesis.

Para entender esto del gradiente vamos a explicar tres cosas, por este orden: 1) qué es el δ¹³C, 2) qué efecto que tiene sobre él la fotosíntesis y 3) qué indica el δ¹³C de las conchitas de los foraminíferos.

  1. δ¹³C es la diferencia entre los isótopos ¹³C y ¹²C. Su abundancia relativa es 98,89% para el ¹²C y 1,10% para el ¹³C. El resto es ¹4C (radiactivo y minoritario). Si una muestra está enriquecida en ¹²C su δ¹³C será, en consecuencia, menor. Aquí tienen la fórmula: δ¹³C=[(¹³C-¹²C)muestra/ (¹³C-¹²C)estándar]x1000‰
  2. Las microalgas cuando incorporan CO2 en la fotosíntesis discriminan a favor del isótopo ligero ¹²C, retirándolo así del agua y enriqueciendo a esta en ¹³C. Resultado: el agua superficial tiene δ¹³C más altos en comparación a las aguas profundas. Además, la remineralización de la materia orgánica procedente del fitoplancton (carbono orgánico exportado) libera nuevamente el ¹²C al agua disminuyendo el δ¹³C profundo.
  3. El δ¹³C en las conchas de los foraminíferos refleja el δ¹³C de las aguas en las que habitan.

Estas tres cuestiones nos ayudan a entender el gradiente de δ¹³C entre especies planctónicas y bentónicas de foraminíferos. En un océano vivo, el δ¹³C de las conchas planctónicas es superior a las bentónicas debido a la producción primaria y a la exportación de la materia orgánica al fondo.

Tras el impacto en el Yucatán, el gradiente de δ¹³C entre las conchas planctónicas y bentónicas se redujo drásticamente debido exclusivamente a la disminución del δ¹³C en las planctónicas. Este fue el indicio en el que se basó la hipótesis del Strangelove ocean (océano muerto: sin fotosíntesis).

Sin embargo, los foraminíferos bentónicos (a diferencia de los planctónicos), no sufrieron extinciones. Y esto no cuadra con un Strangelove ocean dado que su supervivencia depende estrechamente de la materia orgánica que cae desde la superficie: del fitoplancton.

Imagen SEM de un cocolito perteneciente a microalgas calcáreas del período Cretácico (origen: Folkestone Chalk). Fuente: age.fotostock

Alegret y col. (2012) propusieron otra hipótesis: la brusca acidificación (y no la oscuridad, que habría durado 1-2 años), fue el motivo de la extinción masiva de la vida en el océano, afectando al nanoplancton calcáreo y al resto del ecosistema en cascada.

La reducción del gradiente de δ¹³C entre foraminíferos planctónicos y bentónicos indicaría una reducción moderada y regional de la materia orgánica exportada (bomba biológica menos eficaz), pero no de la producción primaria que se habría recuperado rápidamente.

De lo contrario la catástrofe para la vida habría sido aún mayor y los foraminíferos bentónicos se habrían extinguido masivamente.

¿Y cómo afecta al δ¹³C el hecho de que la bomba biológica sea menos eficaz? Si la materia orgánica se remineraliza en aguas superficiales (y no se exporta tanto al fondo) el ¹²C se libera más en dicha zona y se reduce el gradiente de δ¹³C entre foraminíferos planctónicos y bentónicos.

La propia Laia Alegret explicó con lujo de detalles el tema de la acidificación al final del Cretácico y sus trabajos sobre foraminíferos en una entrevista reciente en Ciencia.es (Eventos climáticos y de extinción a través de los microfósiles).

Laia Alegret es paleontóloga y profesora titular en el departamento de Ciencias de La Tierra (Universidad de Zaragoza). Fuente: Ciencia.es

La oscuridad de aquel invierno nuclear habría durado 1-2 años, a lo sumo. Y la acidificación del océano afectó solo a la capa superficial con extinciones catastróficas y rápidas tras el impacto del asteroide.

La desaparición asociada del nanoplancton calcáreo facilitó que otros grupos de microalgas, como los dinoflagelados, aprovechasen las condiciones eutróficas del nuevo océano para proliferar.

Los efectos sobre la diversidad de las comunidades marinas se prolongaron en el tiempo cientos de miles de años, a diferencia de la extinción masiva e inmediata.

El desequilibrio ecológico y la pérdida de diversidad en el plancton habría disminuido la eficacia de la bomba biológica, aunque con grandes diferencias a nivel local en los océanos.

A esta segunda hipótesis se la denominó luego océano heterogéneo: reducción regional de la bomba biológica.

Una tercera hipótesis es la del oceáno vivo: recuperación global de la productividad primaria y reducción global de la bomba biológica como explicación de la disminución del gradiente de δ¹³C.

Todo esto sigue siendo objeto de estudio y de debate. En 2019 Henehan y col. publicaron los resultados de un modelo y datos experimentales que darían la razón a un escenario intermedio: reducción global de la productividad primaria y de la bomba biológica.

Según estos autores la hipótesis del océano vivo no bastaría por sí sola para explicar los resultados obtenidos a partir de los fósiles de foraminíferos.

Además de una intensa remineralización de la materia orgánica en superficie sería también necesaria una reducción global del 50% en la productividad primaria para explicar la evolución de los gradientes de δ¹³C y de pH estimados en aquel océano que renacía de sus cenizas nunca mejor dicho tras el invierno nuclear.

Referencias:

  • Alegret A. y col. End-Cretaceous marine mass extinction not caused by productivity collapse. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109:728–732 (2012).
  • Henehan M.J. y col. Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 116:22500-22504 (2019).
  • Vellekoop J. y col. Ecological response to collapse of the biological pump following the mass extinction at the Cretaceous-Paleogene boundary. Biogeosciences Discuss. doi:10.5194/bg-2016-275 (2016).

Nadando de noche

Imagen de portada: moon and sea [Autor: George Desipris. Fuente: pexels].

Nightswimming, remembering that night.

«Nightswimming». REM (Automatic for the people, 1992).

Las microalgas no duermen. De noche nadan y continúan con su ciclo de vida gracias a la energía acumulada durante el día. Sin luz no hay fotosíntesis pero en las horas nocturnas se dedican a asuntos tan importantes como dividirse. Sin embargo, hay una especie de microalga que sí «duerme» por la noche y se despereza al levantar el día.

Les propongo una cosa: pinchen sobre el vídeo y sigan leyendo (si quieren, claro). Es un bonito hilo musical para la historia de hoy.

En 1985, en una laguna intermareal en la isla de Jogashima (Japón) se documentó un curioso fenómeno: unas microalgas que proliferaban durante el día, en marea alta, a lo largo de la primavera y el verano.

A aquellas células, dinoflagelados para más señas, las identificaron como Goniodoma pseudogoniaulax. Para empezar estaba mal escrito (siendo japoneses tienen disculpa). El nombre correcto, o eso creían ellos, era Goniodoma pseudogonyaulax.

Isla de Jogashima. Autor: S. Chakrabarty. Fuente: Flickr.

Pero el género tampoco estaba actualizado porque ya se había transferido en 1983 al género Alexandrium. Quitando este detalle taxonómico había otro asunto si cabe más importante. El comportamiento de aquel dinoflagelado no era nada habitual.

Sus células vegetativas, móviles, flageladas y cubiertas por tecas de celulosa, se dirigían al fondo al atardecer y muchas se desprendían allí de sus flagelos y placas. Se quedaban quietecitas y se transformaban en quistes temporales.

Luego, a lo largo de la madrugada, algunos quistes se dividían. Y en las horas previas al amanecer se desperezaban liberando células flageladas que se dispersaban en el agua de la laguna. Con la llegada de un nuevo atardecer estas se dirigían al fondo para repetir la fase bentónica.

Ilustración original de A. hiranoi. Fuente: Kita & Fukuyo (1988).

Su aspecto no encajaba del todo con Alexandrium pseudogonyaulax y sumando evidencias se concluyó en 1988 que se trataba de una nueva especie, Alexandrium hiranoi.

En la descripción original sus autores señalaron que también se había encontrado en la Laguna de Óbidos, en Portugal (Kita & Fukuyo 1988).

Justo antes de darle el nombre que aún tiene en la actualidad, otro grupo japonés descubrió que las células de A. hiranoi producían una nueva toxina que designaron Goniodomina A (GDA), parecida a las pectenotoxinas.

La descubrieron buscando sustancias biológicamente activas y se interesaron en ella porque poseía propiedades antifúngicas.

Goniodomina A. Estructura original publicada por Murakami y col. (1988).

Sin embargo, la GDA también tiene efectos indeseados: es tóxica para la fauna marina y se ha relacionado con muertes de invertebrados y peces (p.ej. en el estuario del Misissipi y la costa de Florida), durante las proliferaciones de otra especie de Alexandrium productora de GDA: A. monilatum.

Recientemente se ha descubierto que Alexandrium pseudogonyaulax (la especie prima-hermana de A. hiranoi) aislado en la laguna de Bizerte (Túnez) también produce GDA. Estas tres especies (A. hiranoi, A. monilatum y A. pseudogonyaulax) sólo parecen producir Goniodominas: ni rastro de otras biotoxinas.

Nunca se han registrado intoxicaciones en humanos por Goniodominas y se desconoce si el consumo de marisco contaminado con ellas (GDA ó GDB, variante descubierta en 2016) supone un riesgo para la salud. Ni siquiera se encuentran entre las biotoxinas reguladas por la Unión Europea.

A día de hoy no plantean ningún riesgo porque las especies que las producen no son abundantes. Pero vigilar su presencia como precaución ante cambios en esta situación en el futuro no deja de ser recomendable. Y desde el año pasado ya existe un método de LC-MS para su detección y cuantificación (Krock y col. 2018).

A. hiranoi. Fuente: sci.hokudai.ac.jp

Mientras, las células de A. hiranoi siguen ajenas a todas estas preocupaciones humanas. Ellas continúan con su curioso ciclo de vida, alternando una fase planctónica y bentónica entre el día y la noche. Yéndose al fondo para soñar como quistes temporales y despertándose al alba para nadar, colocándose bien sus flagelos cada mañana…

Referencias:

  • Espiña B. y col. Cytotoxicity of goniodomin A and B in non contractile cells. Toxicol. Lett. 250–251:10–20 (2016).
  • Kita T. y col. Life history and ecology of Goniodoma pseudogoniaulax (Pyrrophyta) in a rockpool. Bull. Mar. Sci. 37:643-651 (1985).
  • Kita T. & Fukuyo Y. Description of the gonyaulacoid dinoflagellate Alexandrium hiranoi sp. nov. inhabiting tidepools on Japanese Pacific coast. Bull. Plankton Soc. Jpn. 35:1–7 (1988).
  • Krock B. y col. Development of a LC-MS/MS method for the quantification of goniodomins A and B and its application to Alexandrium pseudogonyaulax strains and plankton field samples of Danish coastal waters. Toxicon 155:51-60 (2018).
  • Murakami M. y col. Goniodomin A, a novel polyether macrolide from the dinoflagellate Goniodoma pseudogoniaulax. Tetrahedron Lett. 29:1149–1152 (1988).
  • Zmerli Triki H. y col. First report of goniodomin A production by the dinoflagellate Alexandrium pseudogonyaulax developing in southern Mediterranean (Bizerte Lagoon, Tunisia). Toxicon 111:91–99 (2016).

El lado siniestro de Konstantín

Para apreciar una obra de arte, un libro o una canción, no necesitamos conocer a la persona que la creó. Pero si luego nos cuentan que era una rata inmunda, animal rastrero, escoria de la vida, adefesio mal hecho…¿separaremos ambos asuntos? ¿olvidaremos sus obras? Depende de lo que haya hecho ¿verdad?

Y a la hora de citar un artículo científico ¿pensamos alguna vez en los autores? ¿qué pasaría si descubriésemos un pasado siniestro en su biografía?

Luc Montagnier (1932-). Fuente: Biografías y vidas.

Para empezar, por muy prestigioso y premiado que sea, ningún científico está libre de hacer o decir tonterías, nadie es infalible ni puede saber de todo.

Por ejemplo Luc Montagnier (descubridor del virus del SIDA y Nobel de medicina 2008), defensor de la homeopatía y altavoz del movimiento antivacunas (eldiario.es, elpais.com).

Luego están la miseria y la falsedad. Bill Bryson, en su imprescindible «Una breve historia de casi todo» repasa las figuras de varios investigadores que pasaron a la historia tanto por sus logros como por su falta de escrúpulos. Por ejemplo el paleontólogo Richard Owen, responsable del término «dinosauria» pero también la única persona a la –que sepamos– Charles Darwin detestó siempre. Con razón.

Sin embargo, salvo en casos de mala praxis, fraude y retirada de artículos, lo que hagan los científicos con su vida no afecta al impacto de sus estudios. Pero quizás deberíamos informarnos más y escoger mejor a quien citamos tal como propone el microbiólogo John R. Dolan a cuenta de nuestro protagonista de hoy.

Konstantín S. Merezkovskii (1855-1921), en 1911. Fuente: Prjamoj Put.

Les hablaré de un criminal asociado a uno de los logros históricos de la biología del siglo XX: Konstantín Merezhkovskii y la teoría de la simbiogénesis.

Merezhkovskii fue un reputado taxónomo ruso (particularmente sobre diatomeas) que publicó en 1905 (en ruso y en alemán): «Sobre la naturaleza y el origen de los cromatóforos en el Reino de las Plantas«.

En dicho estudio desarrollaba su teoría de la simbiogénesis, resultado en realidad de una síntesis de conceptos e ideas previas desarrolladas a lo largo de 40 años por otros investigadores en distintas disciplinas.

Su mérito fue encajar todas las piezas y sugerir que el origen de los cloroplastos era una cianobacteria dada su simplicidad estructural (aunque esto también lo intuyó antes Ernst Haeckel en uno de sus estudios).

Varios colegas de su época sugerían que el origen de los cloroplastos eran las mitocondrias. Mientras, Merezhkovskii rechazaba que las mitocondrias tuviesen un origen simbionte porque pensaba que contradecía a su propia teoría.

Cloroplastos. Fuente: Todosobrecloroplastos.

La teoría de la simbiogénesis de Merezhkovskii incluía cuatro apartados: 1) la reproducción independiente de los cloroplastos, 2) su parecido fisiológico y morfológico con las cianobacterias, 3) su analogía con los casos de simbiosis de algas en animales, y 4) el origen polifilético de la vida. Pero Merezhkovskii realizó escaso o ningún trabajo experimental sobre estos asuntos.

El biólogo alemán Anton de Bary fue quien acuñó en 1879 la expresión de «simbiosis» para referirse a la coexistencia de organismos con distinto nombre, relacionados entre los extremos que van del mutualismo al parasitismo.

En las décadas de 1880 y 1890 muchos biólogos plantearon que los cloroplastos podían proceder de organismos simbiontes. Entre ellos Ernst Haeckel, Edward B. Wilson y sobre todo Andreas Schimper, estudiante de Bary, quien planteó en 1883 el término cloroplasto sugiriendo su origen simbionte:

Green plants may in fact owe their origin to the unification of a colourless organism with one uniformly tinged with chlorophyll.

(Schimper 1883)
Andrei Famintzin (1835-1918). Fuente: Wikimedia commons.

El fisiólogo ruso Andrei Famintzin estableció con sus estudios las bases para el desarrollo de la teoría simbiogenética. Junto a su colega Baranetzky publicó en 1867 el cultivo de algas verdes (Trebouxia) obtenidas de líquenes, considerados hasta entonces como organismos unitarios.

Luego quiso extender sus resultados a otros seres vivos, extrayendo e intentando cultivar (sin éxito) las «zooclorelas» y «zooxantelas» de invertebrados marinos.

Famintzin pretendía demostrar que los cloroplastos de las células vegetales eran simbiontes y podían cultivarse independientemente. Lo intentó con los cloroplastos de la macroalga Vaucheria pero no llegó a nada, claro. Nunca aceptó la teoría de las cianobacterias como origen de los cloroplastos y ridiculizó la publicación de Merezhkovskii (1905) en una suya posterior de 1907.

El lado siniestro de Konstantín.

En 1886, con 31 años, Merezhkovskii abandonó San Petersburgo y se trasladó a Crimea por causas desconocidas, aunque se sospecha que pudo tener que ver con su pedofilia. De hecho en 1898 abandonaría Crimea para huir de varias denuncias de pederastia, dejando allí a su mujer e hijo, en la pobreza.

Se trasladó a EEUU y en California fue acusado de violar a una niña de 14 años. Allí publicó un libro («Earthly Paradise…«), una distopía que combinaba fascismo y eugenesia en un mundo acorde a sus tendencias pedófilas, en el que toda la población vivía desnuda en los trópicos.

En 1902 regresó a Rusia para incorporarse a un puesto en la Universidad de Kazan…y su ideología de extrema derecha le permitió colaborar con la policía secreta del Zar, denunciando «actividades sospechosas» de colegas y conocidos judíos u otros «traidores».

En 1914 volvió a escapar de Rusia por nuevos escándalos sexuales, con acusaciones de pederastia sobre 26 niñas y adolescentes entre 1905-1914 (incluida Kaleeria Korshunova, que tenía 6 años cuando él se convirtió en su tutor). El escándalo alcanzó dimensiones nacionales y en la prensa le apodaron «El marqués de Sade de Kazan».

El ministro de educación pública, L.A. Kasso, le echó de su puesto de profesor de botánica, pero continuó formando parte del personal de la Universidad de Kazan hasta 1917. Luego se trasladó a Suiza donde continuó publicando y manteniendo contacto con colegas botánicos franceses.

Hôtel des Familles (Ginebra). Fuente: Sapp y col. (2002).

Merezhkovskii se veía a si mismo como un salvador de la humanidad y en 1920 publicó un manuscrito titulado «Instructions for my disciples, concerning my doctrine for the salvation of the humanity«. Para él, en una sociedad pacífica no había lugar para los judíos, dejando bien claro su visión pre-nazi, entre otras lindezas.

Este personaje se suicidó en 1921 en el «Hôtel des Familles» en Ginebra, atado a la cama y asfixiado con una máscara conectada a una mezcla de gases tóxicos que él mismo preparó con ácidos y cloroformo.

La teoría de la simbiogénesis de Merezhkovskii era especulativa aunque su propuesta del origen cianobacteriano de los cloroplastos proporcionaba un hilo para comprobar su validez.

No fue hasta la segunda mitad del s.XX con el descubrimiento del ADN y el desarrollo de nuevas tecnologías cuando se pudo retomar de forma sistemática y rigurosa el papel de la simbiosis en el origen y la evolución celular.

Fruto de ello Lynn Margulis propuso la teoría moderna de la simbiogénesis en 1967, planteando el origen endosimbionte en serie de los orgánulos celulares.

Lynn Margulis (de soltera Lynn Petra Alexander; 1938-2011). Fuente: dtnetwork.org

El trabajo donde la presentó («On the origin of mitosing cells«, firmado con su apellido de soltera, Sagan) fue rechazado por más de diez revistas científicas. Hoy en día se considera como la obra que resucitó y permitió profundizar en el concepto de endosimbiosis como motor fundamental de la evolución en las células eucariotas. Una historia, la del origen y evolución celular, que aún hoy desconocemos en su totalidad.

Y para terminar me despediré con esta reflexión de John R. Dolan:

«[…] es importante leer bien los trabajos que uno cita y considerar cuidadosamente cómo deberían citarse. Pocos de nosotros, espero, citarían inopinadamente o destacarían a un proto-nazi, violador de niños en serie, cuyo trabajo no fue incuestionablemente original».

Trad. de Dolan J. (2019)

Referencias:

  • Dolan J. A cautionary tale: we choose who to cite, who to recognize — please do so carefully. J. Plankton Res. 41:363-365 (2019).
  • Gray M.W. Lynn Margulis and the endosymbiont theory: 50 years later. Mol. Biol. Cell 28:1285-1287.
  • Provorov N.A. K.S. Mereschkowsky and the origin of eukaryotic cells: 111 years of symbiogenesis theory. Agr. Biol. 51:746-758.
  • Sagan L. On the origin of mitosis cells. J. Theor. Biol. 14:225-274.
  • Sapp J. Symbiogenesis: the hidden face of Constantin Merezhkowsky. Hist. Phil. Life Sci. 24:413-440 (2002).

 

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).