Entradas

Algas culturistas

Imagen de portada: Lithoptera fenestrata. Autor: Noé Sardet. Fuente: IPTC.

Nuestros protagonistas de hoy no son algas, no se pueden cultivar en el laboratorio y casi dos siglos después de su descubrimiento sabemos muy poco de ellos. Para empezar vamos a situarlos en el árbol de la vida: Reino Chromista, Subreino Rhizaria, Filo Radiozoa, Subfilo Radiolaria, Clase ACANTHARIA.

Acanthometra. Autor: E. Haeckel. Lámina 21 de Kunstformen der Natur (1904).

En 1856 el fisiólogo alemán Johannes Müller descubría en el Mediterráneo un nuevo grupo de organismos planctónicos al que denominó “Acanthometren“: entre ustedes y yo, acantarios.

Pero Müller murió en 1858 y la clasificación taxonómica que tenía entre manos la completó un estudiante suyo, Ernst Haeckel, que estudió luego muestras de acantarios de la expedición del HMS Challenger (1872-74).

Le imagino al microscopio, fascinado por sus formas imposibles: algunos como Lithoptera parecen copos de nieve, otros estrellas…no resulta extraño que décadas después los reprodujera en Kunstformen der Natur (1904), aunque en algunos dejó volar un poco su fantasía!

Suelen ser heterótrofos, pero algunos acantarios funcionan como gimnasios cuyos clientes son microalgas de músculos hipertrofiados (o mejor dicho, supercloroplastos!). Luego hablaremos de ellos…

Son especialmente abundantes en latitudes tropicales/subtropicales, en áreas oligotróficas de océano abierto y aguas superficiales (hasta 20-50 m) donde podemos observar hasta 40 células por litro.

Uno de sus rasgos más sorprendentes es que fabrican endoesqueletos de celestita. Acostumbrados a organismos con estructuras calcáreas o silíceas ¿qué diantre es la celestita? Pues sulfato de estroncio…normal si no les suena porque ningún otro organismo marino emplea este delicado biomineral.

Elementos empleados para el color de los fuegos artificiales. Fuente: EarthSky.

Por curiosidad les diré que el estroncio (en este caso en forma de carbonato) lo utilizamos, p. ej., para obtener el rojo en los fuegos artificiales.

La celestita se disuelve rápidamente en el mar e impide conservar un registro fósil de acantarios. Pero esto a ellos no les importa, porque es muy densa (el doble que el carbonato cálcico) y esta propiedad es muy útil en su ciclo de vida.

Resulta que los acantarios forman quistes –pero no de resistencia– sino como parte de su ciclo reproductivo. Sedimentan a gran velocidad y se han llegado a encontrar a profundidades de hasta 2000 m.

En capas profundas liberan hordas de minúsculos juveniles lo cual permite evitar a los predadores de superficie. Al menos ésa es la hipótesis.

Hoy en día se conocen alrededor de 50 géneros y 150 especies. Sus presas favoritas parecen ser ciliados y en menor medida copépodos, larvas de moluscos y fitoplancton.

Usando datos genéticos podemos separar a los acantarios en 6 grupos moleculares designados con letras (A-F). Pues bien: en los grupos B, E y F hay mixótrofos que cultivan algas simbiontes en su interior !

¿Y qué algas poseen los acantarios?

Acanthochiasma. Autor: E. Haeckel. Lámina 19 (nº8) de Kunstformen der Natur (1904).

En Acanthochiasma (grupo molecular B) se han encontrado varios géneros de dinoflagelados (Heterocapsa, Pelagodinium, Azadinium y Scrippsiella) así como haptofitas (Chrysochromulina).

Mientras, los acantarios de los clados E y F poseen un tipo concreto de fotosimbiontes: haptofitas del género Phaeocystis.

La especie varía según la región geográfica y los acantarios del Mediterráneo y de la Antártida mantienen fotosimbiontes de Phaeocystis cordata y P. antarctica, respectivamente.

La asociación de seres heterótrofos y fotosintéticos es común en zonas oligotróficas donde escasean los nutrientes y ambos se benefician de un acuerdo que les permite sobrevivir en el desierto marino.

Sin embargo, los acantarios con fotosimbiontes son también abundantes en regiones productivas de latitudes medias y altas como el Atlántico Noreste o el océano Antártico.

Acantarios y Phaeocystis: una simbiosis muy especial.

Phaeocystis es una microalga formadora de proliferaciones que podemos encontrar por todas partes (o dicho más finamente: es cosmopolita). Sobre la naturaleza de su asociación con acantarios como Lithoptera (imagen de portada) no había casi datos hasta ahora.

Sabíamos que los intentos de cultivarlas fuera del huésped eran infructuosos y que las Phaeocystis simbiontes poseían mayor tamaño, así como más mitocondrias y cloroplastos que las de vida libre. También conocíamos que los acantarios obtienen las algas del exterior: los juveniles no tienen…no las heredan.

Resumen gráfico donde se muestran las transformaciones de las Phaeocystis simbiontes frente a las de vida libre. Fuente: Decelle y col. (2019).

Pero Decelle y col. (2019) acaban de publicar un estudio detallado sobre las transformaciones que sufren las Phaeocystis simbiontes y la naturaleza de su relación con el huésped.

Para empezar, su volumen celular es 10 veces superior a la forma libre y llegan a tener 30 cloroplastos de gran tamaño (frente a sólo 2 en las células normales).

Su división celular está bloqueada y básicamente funcionan como máquinas para obtener energía, con una eficiencia fotosintética 3 veces superior a la de sus congéneres de vida libre.

Son Phaeocystis culturistas con supercloroplastos!

Además, las microalgas simbiontes están integradas en una vacuola intracelular (simbiosoma), donde el acantario les facilita nutrientes esenciales (metales traza como hierro & cobalto, así como nitrógeno & fósforo), limitantes para la producción primaria. Todo por la fotosíntesis!

Además, Phaeocystis produce grandes cantidades de DMSP que actúa como una defensa antioxidante en el interior de las células lo cual beneficia también a su huésped.

Por tanto, más que una simbiosis clásica, la relación acantarios-Phaeocystis es la de un huésped que explota a las algas y las modifica en su propio beneficio para maximizar la fotosíntesis, con la consecuencia de que no éstas pierden su independencia y al final del ciclo de vida (cuando ya no las necesitan), seguramente las digieran !

Referencias:

-Decelle J. y col. An original mode of symbiosis in open ocean plankton. PNAS 109:18000-18005 (2012).
-Decelle J. & Not F. Acantharia. En: eLS. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester. pp. 10. DOI: 10.1002/9780470015902.a0002102.pub2 (2015).
-Decelle J. y col. Algal remodeling in a ubiquitous planktonic photosymbiosis. Curr. Biol. 29:1–11 (2019).
-Stoecker D. y col. Mixotrophy in the Marine Plankton. Annu. Rev. Mar. Sci. 9:311–35 (2017).
-Recursos Web: Acantharia (https://www.wikiwand.com/de/Acantharia) y Web personal de Johan Decelle (https://johandecelle.wordpress.com/)