Las algas de las cavernas
El 7 de enero en la emisión de Efervesciencia «Luz contra o verdello«, conversaban con investigadores de la USC y del CICA (Patricia Sanmartín, Javier Cancelo, Xusto Arines y Rafael Carballeira), acerca de «Iluminación artificial contra os colonizadores da pedra«. Efervesciencia siempre es interesante pero en este caso todavía más, al menos para mí, porque se trataba de microalgas, luces y pigmentos.
Manuel Vicente y César Goldi durante la entrevista con Patricia Sanmartín en Efervesciencia. El lema de este imprescindible programa de divulgación es «doses de ciencia sen contraindicacións». En 2017 cumplió 10 años de emisión en la Radio Galega. Fuente: CRTVG
Todo surge del proyecto Light4heritage. Sus objetivos son desarrollar estrategias de iluminación urbana para controlar el crecimiento y el color de los microorganismos que colonizan las superficies de edificios emblemáticos.
Dichos microorganismos, heterótrofos y autótrofos, proliferan formando biopelículas (aunque solemos emplear el anglosajón biofilm).
Se trata de un ecosistema de bacterias, hongos, cianobacterias y microalgas que interactúan y colonizan las superficies aprovechando condiciones favorables y los nutrientes facilitados por esa comunidad.
Máximos de absorción de pigmentos: clorofilas, carotenoides y ficobiliproteínas (ficocianina y ficoeritrina). Fuente: euita.upv.es
El componente autótrofo de las biopelículas, cianobacterias y microalgas, posee combinaciones de pigmentos que absorben de forma diferente las longitudes de onda de radiación visible como hemos comentado en otras entradas del blog [1, 2, 3].
Las cianobacterias en particular utilizan pigmentos hidrosolubles, ficobiliproteínas, que absorben longitudes de onda intermedias (típicamente entre el verde y naranja: 500-600 nm) y amplían la «ventana» de absorción de clorofilas y carotenoides.
La consecuencia directa es que la intensidad y calidad de la luz modifican las proporciones de dichos pigmentos y la actividad fotosintética de cianobacterias y microalgas, afectándoles a ambas de forma distinta.
Torres Hedjuk. Fuente: hiveminer.com
Si viajan ustedes de noche por la autopista AP-9, a la altura de Santiago de Compostela verán las torres Hedjuk en lo alto del Gaiás, iluminadas por LEDs de colores. Pues bien: esas luces son fotosinteticamente activas.
En un estudio reciente, Sanmartín y col. (2017) examinaron el efecto de distintas intensidades y calidades (colores) de luz sobre el crecimiento y otros parámetros en una suspensión de microalgas (clorofíceas del género Bracteacoccus) y cianobacterias (Chroococcus sp., Isocystis sp. y Pseudocapsa dubia), aisladas de una fachada de granito en Santiago de Compostela.
Sus resultados mostraron que el filtro azul inhibía el crecimiento de esa mezcla de cultivos, lo cual me pareció sorprendente por inesperado, ya que coincide con el máximo de absorción de la clorofila a.
Cidade da Cultura de Galicia (Santiago de Compostela), diseñada por Peter Eisenman. El verdín coloniza algunas fachadas y las torres Hejduk (a la derecha). Autor: F. Rodríguez
Los filtros verdes y rojos modificaban el color de la suspensión hacia el rojo y el verde respectivamente, lo cual encaja con la adaptación cromática de las cianobacterias.
Así pues, conociendo mejor los efectos de la iluminación urbana se podrían diseñar estrategias que controlen el desarrollo y el color de las biopelículas, tales como las de las torres Hedjuk y otros lugares de La Ciudad de la Cultura de Galicia mencionados en Efervesciencia.
Pero en esta entrada no quería hablarles de edificios sino de los colonizadores de piedras en cavidades naturales subterráneas. Es decir: en cuevas.
Y en concreto cuevas muy famosas como las de Lascaux (Périgord, suroeste de Francia) y Altamira (Cantabria, norte de España), que comparten varias características y una agridulce historia reciente.
Finding Altamira (H. Hudson, 2016). Fuente: Teaser-Trailer
Las cuevas de Altamira y Lascaux, descubiertas en 1879 y 1940 albergan muestras de arte rupestre del Paleolítico superior datadas aprox. entre 35.000-15.000 A.C. para el yacimiento cántabro y 22.000-15.000 A.C. para el de Périgord.
El descubrimiento de Altamira fue polémico y no se aceptó su autenticidad hasta comienzos del s.XX con el hallazgo de pinturas similares en cuevas de Francia, tal como narra la reciente película «Finding Altamira«. Hoy en día el arte de ambas cuevas goza de reconocimiento universal y están inscritas en la lista del Patrimonio Mundial de la UNESCO.
Altamira y Lascaux tienen poco más de 200 metros de longitud y la afluencia de cientos de miles de visitantes anuales durante su explotación turística a mediados del siglo XX puso en peligro las pinturas, provocando cierres temporales de las cuevas que luego se hicieron definitivos (con matices, como veremos).
En ambos enclaves los daños fueron ocasionados por el crecimiento de biopelículas debido a los cambios en las condiciones ambientales por la entrada de visitantes: luz, temperatura, humedad, etc, además de intervenciones poco afortunadas.
Lascaux
Sala de los Toros (Lascaux). Fuente: elretohistorico.com
La cueva de Lascaux se clausuró al público definitivamente en 1963, solo 16 años después de su apertura, debido principalmente a «la enfermedad verde» de Lascaux (Lefèvre & Laporte 1969).
Bracteacoccus sp. (Chlorophyceae). Fuente: Orial y col. (2011)
Dicha enfermedad consistió en una proliferación de colonias de microalgas verdes (Bracteacoccus minor), gracias al aumento del dióxido de carbono y humedad debidos a los visitantes y el sistema de iluminación para contemplar las pinturas de la cueva. A estas colonias de microalgas se las conoce como lampenflora porque crecen gracias a las lámparas !!
Para eliminar las algas se empleó una solución de ácido fórmico (1/200), incoloro y respetuoso con las pinturas, que terminó con las clorofíceas invasoras en cuatro meses. Este tratamiento continuó aplicándose varias décadas y hasta el día de hoy las algas verdes no han vuelto a Lascaux.
Las algas verdes y hongos («la enfermedad blanca») llevaron al cierre de Lascaux en 1963 pero décadas después los problemas volvieron a crecer.
En 2001 se extendió rápidamente una contaminación «blanca» en el suelo y la base de las paredes por el hongo Fusarium solani. La razón: la instalación de un equipo demasiado potente e inadecuado para controlar las condiciones climáticas de la cueva que alteró su equilibrio ambiental.
El tratamiento en este caso fue un fungicida, que no funcionó. Y luego se aplicó cal viva sobre el suelo, que elevó brutalmente el pH y solucionó en parte la contaminación secando los micelios del hongo.
Micelios blancos del hongo Fusarium solani y su imagen al microscopio (x400). Fuente: Orial y col. (2011)
Pero las condiciones ambientales de la cueva (el biotopo), se alteró y surgieron luego conjuntos de mucus bacterianos (Pseudomonas fluorescens) y colonias oscuras del hongo Gliomastix murorum en la sala de los Toros.
A partir de 2004 se suspendieron los tratamientos químicos en favor de métodos mecánicos de limpieza.
En 2007 ocurrió un nuevo episodio de contaminación por colonias negras de hongos como Gliocladium sp. y Ulocladium sp. que provocó la puesta en marcha otra vez de tratamientos químicos y mecánicos para su control y eliminación. Hoy en día la contaminación se ha reducido aunque no se ha erradicado por completo.
Pero nada de esto empaña el formidable éxito turístico de Lascaux gracias a las réplicas de la cueva. En 1983 se inauguró Lascaux II, una réplica parcial que incluye la sala de los Toros; en 2012 Lascaux III, una réplica itinerante, y en 2016 Lascaux IV-CIAP (Centre International de l’Art Pariétal), con una réplica casi integral.
Altamira
Sala de los polícromos (Altamira). Fuente: Historia de España.
La cueva de Altamira se abrió al público en 1917. A finales de los 60′ se realizaron obras para facilitar su acceso y se intervino en el interior de la cueva para crear un camino más ancho que la recorría en su totalidad. En los años 70′ se alcanzaron las 170.000 visitas anuales y ante la amenaza que ello suponía para la conservación de las pinturas se cerró al público en 1978. En 1982 se volvió a reabrir la cueva con un tope de 8.000 visitantes/año.
En 2002 se detectaron manchas verdes (colonias de microalgas), en la sala de los polícromos, que provocaron un nuevo cierre de la cueva. En una muestra de una suspensión de algas de Altamira se identificó a las clorofíceas como el grupo dominante incluyendo a los géneros Chlorella, Stichococcus y Trebouxia (Láiz y col. 2006).
En 2012, después de un programa de investigación para evaluar la conservación y régimen de acceso a la cueva, el Patronato del Museo Nacional y Centro de Investigación de Altamira decidió reabrir la cueva para visitas de cinco personas un día a la semana (250 personas/año). Dichas visitas duran 37 minutos, 8 de ellos bajo el techo de la sala de polícromos.
Colonias amarillas, más abundantes en la zona de entrada de la cueva de Altamira. Fuente: Sánchez-Moral y col. (2014).
Además de las manchas verdes, en Altamira se encuentran otras colonias clasificadas según su color en amarillas, grises y blancas, así como unos depósitos llamados «moonmilk«. En estos últimos aparecen cianobacterias del género Synechocystis.
La distribución de dichas colonias es diferente a lo largo de la cueva reflejando la tolerancia ambiental de los microorganismos.
En Altamira el mayor peligro no son algas ni bacterias, sino los hongos, aunque parecen mantenidos a raya por las bacterias de la cueva dado que muchas son productoras de sustancias antifúngicas. Preservar el equilibrio biológico de Altamira es fundamental ya que los tratamientos biocidas, al eliminar a las bacterias, podrían favorecer el desarrollo posterior de los hongos.
Todo ello se describe en detalle en un estudio integral del estado de conservación de la cueva de Altamira (Sánchez-Moral y col., ed. 2014), en base al cual se determinó el régimen actual de visitas. En dicho trabajo el presente y futuro de Altamira quedan retratados en frases como estas:
La cueva es altamente receptiva a las contaminaciones microbianas y cualquier introducción de carbono orgánico, de forma accidental, puede desencadenar una crisis semejante a la de la cueva de Lascaux […] Altamira es una cueva muy frágil hablando en términos de ecología microbiana […]
Las comunidades metabólicamente activas en Altamira representan menos del 60 %. […] El resto de comunidades, metabólicamente inactivas, son susceptibles de activarse en respuesta a determinados cambios microambientales en su entorno que podrían provocar el crecimiento de microorganismos no deseados o difíciles de combatir (caso de Fusarium solani en la cueva de Lascaux. […] Así pues, la entrada de visitantes produce modificaciones en el ecotono actual de Altamira ampliando su área hacia el interior.
Neocueva de Altamira. Fuente: Cantabriarural
Al igual que en Lascaux, en Altamira también existe un museo y una réplica de la cueva.
Inaugurada en 2001, la Neocueva de Altamira reproduce su arquitectura natural en el tiempo durante el que fue habitada y pintada (más de 20.000 años), antes de que la modificaran los derrumbes naturales y las intervenciones artificiales del siglo XX.
Referencias:
-Fatás P., Lasheras J.A. La cueva de Altamira y su museo. Cuadernos de arte rupestre 7: 25-35 (2014).
-Geneste J.M. Les grandes étapes de la conservation de la grotte de Lascaux 1940-2008. 10 pp. Symposium Lascaux 26-27 février 2009.
-Láiz L. y col. Microbial assessment of the biological colonization on roofing tiles. En: Fort R. y col. (eds.): Heritage, Weathering and Conservation, pp. 349-353. Londres: Taylor & Francis (2006).
-Lefèvre M. & Laporte G. S. The ‘maladie verte’ of Lascaux. Diagnosis and treatment, Studies in speleology, vol 2, part 1:35-44 (1969).
-Orial G. y col. Gestion des activités biologiques à Lascaux: identification des microorganismes, contrôles, traitements, pp. 219-252. En: Lascaux et la conservation en milieu souterrain = Lascaux and preservation issues in subterranean environments : symposium (Paris; 2009). Paris: Maison des sciences de l’homme, 360 pp. (2011).
-Sánchez-Moral y col. Estudio integral del estado de conservación de la cueva de Altamira y su arte paleolítico (2007 – 2009). Perspectivas futuras de conservación. Monografías. Nº 24 Museo Nacional y Centro de Investigación de Altamira, 405 pp. Edición 2014.
-Sanmartín P. y col. Controlling growth and colour of phototrophs by using simple and inexpensive coloured lighting: A preliminary study in the Light4Heritage project towards future strategies for outdoor illumination. Int. Biodeterior. Biodegrad. 122:107-115 (2017).