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«La Guía del Autoestopista Galáctico». Delirante novela de 1979. En ella encontrarán a «Pensamiento profundo»

Cuando le hicieron esa pregunta al supercomputador «Pensamiento profundo» éste se lo pensó 7 millones de años y su atolondrada respuesta fue «42».

¿Qué diría «Pensamiento profundo» sobre el origen y evolución de las algas? Ni flowers…
Pero a nosotros la «preguntita» también nos desborda.

Empecemos por el principio (lo que todos sabemos) que las algas pueden ser verdes, rojas y pardas. Y ahora vayamos a su encuentro…a la ría de Vigo, por ejemplo.

Un «prado» de algas en marea baja (Sta. Cristina de Cobres, Ría de Vigo)

Primarias son también las plantas con raíz y la mayoría del fitoplancton verde.

Codium  (Monte Lourido, Nigrán)

Enteromorpha (Playa Madorra, Nigrán)

Mesostigma viride, un alga verde «primitiva» relacionada con los antepasados de plantas terrestres. Fuente: página web miRNEST 2.0

Corallina officinalis, un alga roja calcárea. (Monte Lourido, Nigrán)

Fucus vesiculosus (Monte Lourido, Nigrán)

El fitoplancton secundario es muy diverso e importante en la ecología marina: diatomeas, dinoflagelados, cocolitofóridos y un larguísimo etcétera de pequeños flagelados…

Atención: pregunta
¿Existen algas secundarias verdes?

Habelas hainas, pero pocas y solo en el plancton: euglenofíceas, cloroaracniofíceas…y hay un dinoflagelado (Lepidodinium) que también tiene cloroplastos verdes.

La mayoría de algas secundarias han «abrazado» los cloroplastos rojos y para explicar este intrigante suceso, Grbzyek y col. publicaron en 2003 su teoría del «plástido portátil» (portable plastid). En ella sugieren que los plástidos rojos se extendieron en las algas secundarias porque conservaron más información genética. Dicha teoría se apoya en que los rojos primarios conservan hasta el doble de genes que los plástidos verdes (aprox. 200 vs 100), facilitando su funcionamiento en otra célula.

Chaetoceros lauderi es una diatomea, un ejemplo de algas secundarias con cloroplastos rojos. Más ilustraciones al final de esta entrada…!! Autor: Gerardo Fernández Carrera.

El ADN del antecesor de los cloroplastos fue eliminado en gran medida ó transferido al núcleo del huésped en la endosimbiosis. Y los cloroplastos secundarios han perdido todavía más genes, especialmente en los dinoflagelados.

Se trata de un proceso continuo y siempre en la misma dirección: el cloroplasto es como un «ovillo» desenredado que cede información genética al núcleo.

Si la integración genética es incompleta la asociación con el cloroplasto es temporal. El huésped necesita ingerir nuevos plástidos para reemplazar a los que se van degradando. Es lo que ocurre con algunos dinoflagelados (Dinophysis)
e invertebrados (recuerdan a Elysia chlorotica?) que poseen cloroplastos sin el «set completo» de genes «fotosintéticos».

En un escalón intermedio están las algas secundarias que conservan aún
el núcleo primario (nucleomorfo) además del cloroplasto.

En 2003, cuando Grbzyek y col. publicaron su trabajo, se habían secuenciado 10 cloroplastos.
El primer genoma completo de un alga se publicó en 2004…cuatro años después del humano !!
Hoy en día son casi 400 genomas plastidales («plastomas» mejor dicho) y más de 100 genomas de algas (completos) según el National Center for Biotechnology Information (NCBI, EEUU).

Phaeodactylum tricornutum Fuente: Web de la CCMP, ahora NCMA https://ncma.bigelow.org/

En 2004 y 2008 el estudio del genoma de dos diatomeas (Thalassiosira pseudonana y Phaeodactylum) mostró que en sus núcleos había más genes de origen «verde» que «rojo».
Sí, han leído bien…

Esto supondría que a pesar de tener cloroplastos rojos las diatomeas en el pasado habrían sido algas verdes !!! Y la pregunta es…Las demás algas «pardas» ¿también fueron verdes?

Pues eso parece. Porque a pesar de la transmisión horizontal de genes (que merece una entrada aparte) todo apunta a que muchos de los genes verdes son huellas de un cloroplasto «perdido»: se conservan en gran parte en todas las algas rojas secundarias analizadas…

Y el éxito de los cloroplastos rojos no estaría tanto en una mayor información genética, ya que la mayoría de genes transmitidos en la endosimbiosis proceden del núcleo (no del cloroplasto) primario.

Dinophysis sale de compras muy a menudo…

Según Larkum y col (2007) y su teoría de «la bolsa de la compra» (the shopping bag), la mezcla de herencia genética verde y roja dotaría a las algas secundarias rojas de un «vigor híbrido» que les permitiría colonizar una mayor diversidad de hábitats y ambientes.

Esta teoría plantea la idea de «polisimbiosis» en oposición a la visión simple de una endosimbiosis primaria, secundarias, etc.

Les cuento….

Lo que habría hecho el fitoplancton es comprar en muchas tiendas y meterlo todo en una misma bolsa. Los genomas de las algas modernas poseen información genética de distintos orígenes, independientes de su cloroplasto actual: «compras de genes» a lo largo de la evolución (no endosimbiosis duraderas) que hacen del núcleo una «quimera» de distintos antecesores + el endosimbionte moderno… 

Conclusión: reconstruir el árbol evolutivo de las algas no es fácil. Hay que remontarse mucho tiempo atrás y la «promiscuidad genética» unida a la evolución desdibujan «los contornos del paisaje»…
ó puede que no existan especies representativas de los ancestros pasados. Así que…«42».

De lo que no hay duda es de que el fitoplancton secundario ha tenido gran éxito ecológico.

Y las diatomeas son el mejor ejemplo: cercanas genéticamente a las macroalgas pardas, disfrutan de una «edad de oro» en abundancia y diversidad…de los trópicos a los polos, en la costa y más allá…!!

Pleurosigma sp. Autor de las ilustraciones: Gerardo Fernández Carrera

Referencias:

-Dorrell RG y Smith AG. Do red and green make brown? perspectives on plastid acquisitions within Chromalveolates. Euk. Cell 10(7): 856-868 (2011).
-Grzebyk D. y col.  The mesozoic radiation of eukaryotic algae: the portable plastid hypothesis. J. Phycol. 39:259-267 (2003).
-Larkum A.W.D. y col. Shopping for plastids. Trends Plant Sci. 12(5): 189-195 (2007).