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Armadas y peligrosas

No cualquiera se me acerca, yo lo sé
Dicen que hay que tener agallas pa’ comerme
Que hay tener el cuerpo para aguantarme

Mafiosa (Nathy Peluso, 2021)

La contaminación del aire, tanto por la actividad humana como causas naturales, es un riesgo para la salud. Siempre culpamos a las emisiones de vehículos o industrias pero también son dañinas las cenizas y gases lanzados a la atmósfera en una erupción volcánica, o las partículas en la calima del desierto.

El presidente del Colegio de Médicos de Las Palmas comentó lo siguiente sobre el riesgo de inhalar ceniza volcánica durante la reciente erupción del Cumbre Vieja:

«…es material inorgánico, son minerales. Son como piedrecitas microscópicas que tienen aristas, agujas. Son mucho más agresivas [que las cenizas de un incendio forestal]. Esas partículas finas pueden ser aspiradas profundamente hasta los pulmones y generar una afección respiratoria que puede llegar a ser grave tanto en pacientes con patologías crónicas como en personas sanas con exposiciones prolongadas.”

Pedro Cabrera [El Diario (22-IX-2021)]
Imagen (SEM) de las partículas de cenizas expulsadas el primer día de la erupción del Cumbre Vieja. Fuente: IGME-CSIC.

Pues bien. Una situación parecida puede ocurrir también en el mar, aunque en este caso la sufren los peces y por otra clase de «agujas» de origen biológico: las diatomeas.

Las proliferaciones de microalgas pueden ser nocivas aunque no produzcan toxinas. A priori nadie pensaría que una célula en el mar pueda suponer una amenaza o un riesgo físico para un pez, un ave o un mamífero. Pero todo es cuestión de dosis y en el caso de las especies tóxicas sabemos que sus toxinas pueden acumularse en la cadena trófica. Y a partir de cierto umbral envenenar a los organismos en los niveles superiores del ecosistema.

Las proliferaciones de fitoplancton pueden también ser dañinas por el consumo de oxígeno al descomponerse la materia orgánica en el declive de sus poblaciones. Pero existe otro supuesto del que no hemos hablado en este blog: las proliferaciones abrasivas.

Algunas microalgas pueden ser perjudiciales porque actúan como «lijas microscópicas». En concreto diversas especies de diatomeas pueden dañar tejidos como las agallas o branquias de peces e invertebrados.

Chaetoceros coarctatus. Fuente: Roberts y col. (2019).

Un ejemplo de diatomea abrasiva es Chaetoceros coarctatus. Este género de diatomeas es muy común y abundante en las costas de todo el planeta. Uno de los más diversos, con más de 400 especies. Los Chaetoceros poseen espinas huecas (setae) que permiten aumentar la superficie y flotabilidad. Y suelen formar cadenas que en conjunto parecen ciempiés microscópicos.

El problema de especies como Chaetoceros coarctatus es que tienen setae «armadas», con prolongaciones silíceas responsables de que sus proliferaciones sean abrasivas y un riesgo para la fauna marina.

Las espinas (o setae) pueden tener cloroplastos y en función de ello pertenecen a dos subgéneros: Hyalochaete («hialo» significa cristalino; espinas finas sin cloroplastos) y Phaeoceros (espinas gruesas con cloroplastos; «phaeo» es marrón oscuro, pigmentado).

Chaetoceros coarctatus es un Phaeoceros. Sus espinas, además de armadas, incluyen cloroplastos y aparte de «flotadores» sirven de antenas captadoras de luz para la fotosíntesis.

En un microscopio óptico no podemos distinguir en detalle la superficie de las espinas, para eso hace falta el electrónico. Y en un trabajo reciente las han descrito y relacionado estructura y función.

Para empezar la mayoría de espinas en C. coarctatus no tienen sección redonda sino que son hexagonales, con numerosos y profundos nanoagujeros. Su superficie es lisa en la base, justo donde emergen de la célula. Pero a medida que avanzan hacia la punta surgen prolongaciones que parecen puñales y que recuerdan al tallo espinoso de muchas plantas.

Detalles estructurales de las espinas (setae) intercalares, las más abundantes en Chaetoceros coarctatus. Fuente: Owari y col. (2022).

En el interior de las espinas los nanoagujeros se distribuyen ordenados en malla y favorecen la entrada de luz a las espinas. Esa distribución se desordena hacia la punta y en el exterior de las espinas porque hay poros que se van cerrando. La porosidad aumenta la resistencia protegiendo mecánicamente a las células. Pero aún hay más…

La forma y distribución de los nanoagujeros favorecen especialmente la penetración de luz azul (entre 400-500 nm) en el óptimo de longitudes de onda para la absorción de pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenoides) de los cloroplastos que se apretujan dentro de las espinas.

La forma y resistencia de las células permiten que al meter una cadena de C. coarctatus en un canal estrecho con un fluido (como si entrase en una branquia), se alinee paralela al movimiento del fluido, orientándose en su interior.

Esto le permitiría salir, pero en el caso de aumentar la concentración celular sus largas espinas armadas terminan tarde o temprano por engancharse a los tejidos y dañarlos.

Esta diatomea es como un accidente en la carretera! no puedo dejar de mirarla. Aquí van más imágenes. Y luego el accidente...

Chaetoceros coarctatus. Fuente: Lee y Lee (2011).

En verano y otono de 2013 se produjo una ola de calor en el sur de Australia.

Coincidiendo con este episodio, los medios de comunicación se hicieron eco de la muerte de miles de peces a lo largo de 2900 kilómetros de costa. Se estima que aparecieron varados entre 100-2000 individuos por km. Echad cuentas…

Los peces ballesta (Thamnaconus degeni) fueron los más afectados por las mortalidades en 2013. Aquí aparecen arrojados a la orilla en Port Noarlunga (A) y nadando en abril 2013 en la costa de Adelaida (B).

También hubo muertes de delfines asociadas con un virus; y de orejas de mar -aunque estas se relacionaron con las altas temperaturas en el mar- (27-30 ºC).

Lo de los peces fue distinto…

La mayoría de ejemplares que llegaron al laboratorio estaban en mal estado y no se pudieron examinar como es debido.

Pero el análisis de 8 peces moribundos o recién finados señaló graves lesiones en sus agallas, con septicemia e hiperplasia en los tejidos.

En las muestras de agua no encontraron apenas especies tóxicas o nocivas de fitoplancton con la excepción de… Chaetoceros coarctatus.

Durante uno de los picos de mortalidad, registraron abundancias entre 200-2000 células/litro de C. coarctatus. No parecen muchas pero esta diatomea abrasiva puede ocasionar efectos subletales con apenas 400 células/litro.

Los daños en las branquias y el estrés que provocan pueden desembocar en infecciones bacterianas y síntomas como los que observaron en aquellos peces.

En resumen, Roberts y col. consideran que el estrés por la ola de calor, unido a la proliferación de Chaetoceros coarctatus, desembocaron en las lesiones e infecciones de las agallas y las mortalidades masivas.

Son pocos individuos para lo que allí sucedió, pero no siempre es viable conseguir muestras cuando uno más las necesita.

Como siempre en ciencia, otros episodios en el futuro servirán para confirmar, discutir o ampliar las conclusiones, aunque Chaetoceros coarctatus estará siempre bajo sospecha ¡eso seguro!

Referencias:

  • Lee S.D. y Lee J.H. Morphology and taxonomy of the planktonic diatom Chaetoceros species (Bacillariophyceae) with special intercalary setae in Korean coastal waters. Algae 26(2):153-165 (2011).
  • Owari Y. y col. Ultrastructure of setae of a planktonic diatom, Chaetoceros coarctatus. Sci. Rep. 12: 7568 (2022).
  • Roberts S.D. y col. Marine Heatwave, Harmful Algae Blooms and an Extensive Fish Kill Event During 2013 in South Australia. Front. Mar. Sci. 6:610 (2019).