Algas que brillan bajo el mar
Autor: F. Rodríguez
El color de los seres vivos puede deberse a 3 motivos: bioluminiscencia, pigmentos y coloración estructural. Los dos primeros son más familiares y nos han dado muuuuucho juego en este blog !
Hoy hablaremos del «tercer color», basado en nanoestructuras fotónicas y no en la química. Se trata de múltiples capas con índices de refracción distintos que producen interferencias constructivas en la luz que se traducen en destellos y colores.
Como en un DVD…
Colibri thalassinus. Autor: Mdf. Fuente: Wikimedia
Para referirnos al color estructural usamos el término iridiscencia, que describe los cambios en la intensidad y el color de un objeto según el ángulo de visión.
Muchas aves, como el colibrí, poseen iridiscencia en ciertas regiones de su cuerpo. También los insectos, como las mariposas o este refulgente escarabajo…
Las funciones de la iridiscencia en animales terrestres y plantas han sido estudiadas en detalle.
Cetonia aurata. Autor: I. Chrumps. Fuente: Wikimedia commons
Suele servir para la comunicación (dicromatismo sexual, coordinación en el movimiento de grupos), incluyendo la disuasión y protección frente a los predadores (camuflaje, flashes de luz). Debido a su naturaleza direccional la iridiscencia suele estar ligada a comportamientos y posturas particulares.
Aparte de la comunicación, otras de sus funciones pueden ser la termoregulación, impermeabilidad y conferir solidez (como el nácar en las conchas de los moluscos).
En el medio marino la iridiscencia está presente en crustáceos, artrópodos y moluscos como los cefalópodos, gracias a los iridóforos, que son un tipo de células pigmentarias (cromatóforos).
Centroscyllium fabricii (tollo negro) y su ojito brillante por el tapetum lucidum. Autora: Elena Guijarro. Fuente: Platuxa 3NO-Survey
En peces que habitan aguas profundas como el tollo negro (500-1000 m), existe una estructura iridiscente en los ojos que les sirve para mejorar la visión: el tapetum lucidum, con otro tipo de cromatóforos (leucóforos). Esta estructura la poseen también algunos mamíferos como nuestras lindas mascotas, perros y gatos.
A nivel de organismos microscópicos, las frústulas silíceas de las diatomeas pueden ser iridiscentes.
También se ha descrito iridiscencia en bacterias e incluso existen virus iridiscentes (iridovirus) que afectan principalmente a invertebrados. Sobre la función que puede jugar la iridiscencia en estos casos apenas sí hay conjeturas…
Colonias de Cellulophaga lytica. La aislaron de muestras en la superficie de una actinia (Actinia equina). Fuente: Kientz et al (2012)
Muy bien, pero hoy quería hablarles de macroalgas. Cuántas veces en un paseo por charcos de marea o buceando han descubierto algas que parecen brillar bajo el agua?
Cystoseira tamariscifolia y Dictyota dichotoma, en Monteferro (Nigrán). Autor: F. Rodríguez
Cystoseira tamariscifolia, en seco y bajo el agua (Cabo Silleiro). Autor: F. Rodríguez
Cuando quedan expuestas en bajamar su aspecto es casi vulgar pero bajo el agua se transforman y exhiben colores que capturan nuestra atención.
El fenómeno es bello, intrigante y fácil de observar en diferentes algas pardas y rojas desde el supralitoral al infralitoral.
Comparen las dos imágenes del alga parda Cystoseira tamariscifolia, en seco y bajo el agua. No parecen la misma, verdad?
En el caso de Cystoseira, las responsables de su iridiscencia son unas estructuras llamadas «cuerpos iridiscentes».
Células meristodérmicas (justo bajo la superficie) de C. tamariscifolia, al microcopio electrónico. N: núcleo, P: cloroplastos, D: dictiosomas, IB: cuerpos iridiscentes. Fuente: Pellegrini & Pellegrini (1982).
Estos cuerpos son equivalentes a vacuolas especializadas y poseen glóbulos de naturaleza principalmente proteica, aunque también con polisacáridos.
El aparato de Golgi interviene en su formación y están intercalados a su vez en una matriz de polisacáridos.
Otras algas pardas como Dictyota dichotoma también poseen cuerpos iridiscentes. Pueden ver a ambas en los siguientes vídeos grabados en el intermareal de Monteferro (Nigrán):
Y en este otro se aprecia el cambio de color de un trozo de Cystoseira sumergida y fuera del agua.
En algas rojas como Chondrus crispus la estrategia es otra.
Chondrus crispus. Autor: M.D. Guiry. Fuente: Seaweed.ie
C. crispus posee en la cutícula múltiples capas o lamelas de naturaleza proteica intercaladas de polisacáridos, que son responsables de la iridiscencia azulada de este alga bajo el agua. Y no crean que es algo que se conoce desde hace mucho, lo publicaron Chandler y col. en 2015 en Nature (Scientific Reports).
Corte de microscopía electrónica de barrido de la cutícula de Chondrus crispus. La barra horizontal representa 2 micras. Fuente: Chandler y col (2015)
Dicha estructura en lamelas es muy porosa y necesita estar hidratada para mantener su disposición e iridiscencia.
De ahí que al quedar Chondrus en seco pierda esta propiedad y sólo podamos ver su color rojizo «original».
La iridiscencia no es uniforme, y aumenta desde la base del talo a las partes superiores debido a que aumenta el número de lamelas y su estructura es más uniforme.
La reflectancia en las partes iridiscentes de C. crispus alcanza máximos en el UV y azul (320-430 nm).
Reflectancia de Chondrus crispus (a) húmedo y (b) seco. La gráfica muestra la pérdida de reflectancia en UV-azul a medida que se seca el alga. Fuente: Doucet y col (2009)
La hipótesis de los autores de este trabajo es que la iridiscencia en C. crispus (y por extensión, quizás, en otras algas) podría jugar un papel en la fotoprotección precisamente por ese reflejo de longitudes de onda del UV y el azul.
No son pocas las especies que poseen iridiscencia…
Si nos fijamos dando un paseo por las charcas del intermareal descubriremos numerosos ejemplos de algas, a veces diminutas, que pasarían inadvertidas para un observador distraído.
Algas iridiscentes, pequeñitas y escondidas como la de este vídeo
(Si alguien de ustedes sabe cuál es le agradecería que comente su nombre y lo añadiré a esta entrada, junto al autor de la identificación). Respuesta: Chondria coerulescens (por Ignacio Bárbara, Universidade de A Coruña).
Para terminar les mostraré a Chylocladia verticillata.
Chylocladia verticillata en Sorrizo (Arteixo, A Coruña). Autor: I. Bárbara
Estaba caminando entre charcas en Monteferro, buscando Cystoseira, cuando descubrí lo que parecían «árbolitos de Navidad» submarinos.
Se diría que estaban conectados a un enchufe en cada charca, con las luces encendidas.
Chylocladia verticillata (Illas Cíes). Autor: I. Bárbara
No sabía que especie era así que consulté a Ignacio Bárbara (Universidade de A Coruña), quien además de confirmarme su nombre me envió unas imágenes preciosas que comparto con ustedes (mucho mejores que las que mías), además de este vídeo en Monteferro (que no hace justicia a su color brillante).
Chylocladia es una rodofícea que posee cuerpos iridiscentes en la parte distal de algunas células externas del talo, dispuestos en filas regulares y paralelas entre sí. Suele crecer epífita, aunque también se encuentra sobre rocas.
Simplemente hermosa.
Agradecimientos: a I. Bárbara por la identificación de Chyllocladia, las imágenes y toda la información.
Referencias:
-Bárbara I. ALGAS BENTÓNICAS MARINAS Y SALOBRES DE GALICIA: INTRODUCCIÓN. Facultad de Ciencias, Universidade de A Coruña, 428 pp (2009) y PARTE II (GUIA FOTOGRÁFICA), 492 pp (2014).
-Chandler CJ & col. Structural colour in Chondrus crispus. Scientific Reports 5:11645. DOi: 10.1038/srep11645 (2015)
-Doucet SM & Meadows MG. Iridescence: a functional perspective. J. R. Soc. Interface 6: S115–S132 (2009)
-Kientz B & col. Iridescence of a Marine Bacterium and Classification of Prokaryotic Structural Colors. Appl. Env. Microbiol. 78:2092-99 (2012)
-Pellegrini L & Pellegrini M. Iridescent bodies of Cystoseira stricta Sauvageau (Phaeophyta, Fucales): their fine structure, development and nature in vegetative cells. Phycologia 21:34-46 (1982).