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Un estanque verde en Castrelos

¿Nos vemos en O Cafeciño de Eloy? Si os interesa Verne no os la perdáis.

Hoy tampoco retomo la saga de Verne: me ofrecieron repetir la charla el próximo 5 de julio en «O Cafeciño de Eloy» en Ramallosa (Nigrán) y prefiero mantener algunos secretos hasta ese día.

En su lugar les contaré un hecho curioso o «vivécdota» como diría Andreu Buenafuente. El 29 de mayo por la mañana llamaron desde parques y jardines del Ayuntamiento de Vigo a mi colega José Luis Garrido (IIM-CSIC). Por lo visto había un bloom de microalgas en un estanque del parque de Castrelos.

A media tarde, mientras mi gato se desperezaba de la siesta, recordé el asunto del bloom. ¿Pero en qué estaba pensando? Cogí una mochila con la cámara de fotos, una botellita de agua mineral y salí rumbo a Castrelos.

Este pillín, residente del estanque grande de Castrelos, se acercó a la cámara pero su interés era otro. Autor: F. Rodríguez

Vigo es famoso por sus cuestas y el parque de Castrelos no es una excepción: parte de sus 24 hectáreas discurren en ligera pendiente desde el Pazo-Museo Quiñones de León hasta la ribera del Lagares.

Es el mayor parque de la ciudad y en su zona inferior hay un estanque dominado por una fuente y sobre todo muchos patos. Supuse que allí se encontraría el bloom, pero no había ni rastro de él.

Así que remonté la pendiente con la vista puesta en las paredes de piedra que delimitan los terrenos del Pazo.

Es una visita obligada en Vigo y el Ayuntamiento de la ciudad ofrecerá en sus jardines la recepción de bienvenida a los participantes del IV Simposio Internacional de Ciencias del Mar (ISMS) el próximo miércoles 20 («Medio millar de científicos marinos de 14 países se reúnen en Vigo». Faro de Vigo, 16-VI-2018)

El Pazo Quiñones de León y sus jardines. Autor: F. Rodríguez

Durante el ISMS 2018 se celebrarán otros congresos relacionados con la investigación marina: EOF, ISC, SIQUIMAR y REDIBAL.

Congresos del ISMS 2018. Fuente: Facebook ISMS 

En este último, la Reunión Ibérica de Fitoplancton Tóxico, participamos como comité organizador varios investigadores del IEO de Vigo. Estos congresos no son abiertos al público y solo podrán acceder al Palacio de Congresos Mar de Vigo las personas registradas en el ISMS.

Sin embargo, de forma gratuita y abierta al público se celebrarán una mesa debate sobre «A muller e as Ciencias do Mar» (21 de junio, 19:00-20:00, promovida por DIVULGACCION), y el Workshop Cíes (22 de junio por la mañana) con motivo de la propuesta de la candidatura de las islas Cíes como Patrimonio Mundial UNESCO. La agenda completa está disponible en la web ISMS 2018.

Volvamos al Pazo

Estanque en el jardín inglés, con el bloom verde (29 de mayo 2018). Autor: F. Rodríguez

Una verja metálica permite acceder al edificio y sus jardines, dispuestos en varias terrazas horizontales. La inferior se conoce como el jardín inglés y allí se encuentra el estanque que buscaba.

¿Estaría allí el bloom? Sí, una espuma verde cubría más de la mitad de la superficie!

Recogí una muestra de agua con la botella y al día siguiente en el laboratorio tomé varias imágenes al microscopio y los siguientes vídeos a 100 y 400 aumentos respectivamente.

Las clorofíceas del estanque de Castrelos a 400X. Autor: F. Rodríguez

En los vídeos se observan tres tipos de células: cocoides inmóviles, ovoides móviles que recuerdan a Chlamydomonas, y colonias que deben pertenecer a otro/s género/s de clorofíceas de agua dulce dado que Chlamydomonas no forma colonias.

El 30 de mayo, mientras tomaba estas imágenes, me llamó Dolores Bernárdez (directora del Laboratorio Municipal), para comentarme la historia del bloom. Le envié las fotos y vídeos que acaban de ver y le comuniqué que no se trataba de una proliferación tóxica sino de algas verdes.

Si alguno de ustedes es experto en microalgas de agua dulce le agradecería que enviase sus comentarios sobre las imágenes y vídeos del bloom. En nuestro caso, para identificar las especies formadoras del bloom, recogí muestras para análisis de pigmentos fotosintéticos y marcadores genéticos.

Análisis de pigmentos mediante HPLC del alga verde de Castrelos. Autor: JL Garrido (IIM-CSIC).

¿Y cuáles fueron los resultados?

Las secuencias de marcadores genéticos no las conseguí, pero sí los pigmentos. En concreto José Luis Garrido, que los analizó días después en el IIM-CSIC y me envió el siguiente cromatograma con un perfil típico de algas verdes (clorofíceas).

Con estos resultados no es posible dar el nombre de ninguna de las especies implicadas, solamente que se trataba de algas verdes.

Estos organismos de agua dulce no producen toxinas, a diferencia de las cianobacterias, así que no hay motivos serios de preocupación por su proliferación.

Zoom de las clorofíceas del estanque, sobre una imagen a 400X, donde se aprecian células individuales y coloniales. Autor: F. Rodríguez

Si la frecuencia de los blooms es cada vez mayor puede que el estanque esté eutrofizándose (exceso de nutrientes) y habría que tomar medidas para devolverlo a un estado de equilibrio.

Esas medidas pasan por reducir los niveles de nutrientes en el estanque, que se acumulan y reciclan en el agua y en el fondo, disparando el crecimiento de las algas en condiciones favorables de luz y temperatura.

Una forma de luchar contra estos blooms es favorecer la renovación del agua en el estanque y recuperar el equilibrio del ecosistema acuático introduciendo, por ejemplo, plantas que compitan con las algas por los nutrientes y la luz…como los nenúfares.

Nenúfar y ranita de Castrelos. Autor: F. Rodríguez

 

La salamandra de Carolina del Sur

Synechococcus elongatus Danio rerio (pez cebra)
Esta entrada es un pelín larga pero incluye una pausa café. Porque este blog no repara en gastos !!

Al grano: el tema de hoy surge a partir de un extraño trabajo publicado en Plos One en 2011.

Se titula «Towards a synthetic chloroplast» y trata de lo siguiente: introducir cianobacterias de agua dulce (Synechococcus elongatus) en células animales, concretamente embriones de pez cebra y células de mamíferos. Y ver luego qué pasa…

Pero antes tenemos que hablar sobre endosimbiosis y salamandras…

Las algas eucariotas proceden de una célula heterótrofa convertida en «máquina fotosintética» gracias a la endosimbiosis de una cianobacteria (los actuales cloroplastos). Nuestras células animales obtienen energía de las mitocondrias endosimbiontes (de origen bacteriano). Los cloroplastos en células animales son ciencia-ficción, de momento…

O mejor dicho: un asunto de bioingeniería.

Sabemos que existen algas simbiontes en animales invertebrados…lo hemos visto en anémonas, corales, moluscos, etc. Pero en el caso de los seres vertebrados parece imposible y la razón parece estar en su sistema inmune.

 

Linfocito humano. Una célula que
interviene en el sistema inmune adquirido.
Fuente: Wikimedia commons.

Los invertebrados solo tienen sistema inmune innato. Mientras, los vertebrados tenemos un sistema inmunológico complejo con defensas innatas y adquiridas.

El sistema inmune innato es más primitivo, su reacción es general y la intensidad de su respuesta es siempre la misma.

La inmunidad adquirida produce una reacción específica para cada agente patógeno. Aumenta de intensidad tras cada exposición porque tiene «memoria» y esto le permite ser más eficaz a la hora de reconocer y destruir células ajenas ó extrañas a nuestro cuerpo.

Así que es difícil que esta doble defensa «abra la puerta» a ningún alga. Pero como en todo, hay clases. Existen vertebrados con un sistema inmune «más torpe». Hablemos un poco de los anfibios…

La rana Xenopus laevis y un tritón de California.
Fuente: Wikimedia commons.

Las salamandras y tritones son anfibios urodelos: sus adultos tienen cola. Las ranas y sapos son anfibios anuros, o sea, los adultos no tienen cola.

Los urodelos adultos son capaces de regenerar sus patas y cola perdidas. Los anuros solamente pueden regenerarlas hasta la metamorfosis de renacuajo a adulto…

El sistema inmune adquirido parece jugar un papel importante en la regeneración.
Las ranas adultas desarrollan un sistema inmune más eficaz después de la metamorfosis y esto coincide con la pérdida de su capacidad de regeneración…

Los linfocitos emigran masivamente del tejido dañado antes de comenzar la regeneración de una extremidad. Este mecanismo de «inmunosupresión» evita el rechazo de los nuevos tejidos. Si cortamos la pata a una rana desde renacuajo a adulto vemos que con el paso del tiempo es incapaz de regenerarla completamente…pobre bicho, qué tortura !!

Pero el sistema inmune de las salamandras adultas es menos eficaz y mantienen la capacidad de regenerar sus extremidades amputadas.

Pausa café…?

 

Humm… seguimos
Ambystoma maculatum.
Fuente: Wikimedia commons
La salamandra moteada (Ambystoma maculatum) tiene el honor de ser el anfibio «oficial» del estado de Carolina del Sur. Yes: en EEUU cada estado tiene su propio anfibio. No le demos más vueltas al motivo porque lo desconozco. Quien lo sepa que me lo diga. Supongo que estarán protegidas…

Esta salamandra vive en las zonas orientales de Norteamérica y entre sus dominios está el territorio de Carolina del Sur.Suelen vivir bajo tierra excepto en primavera, cuando se aparean y depositan sus huevos en charcas estacionales.

Esta salamandra tiene la clave de la entrada de hoy: sus huevos parecen verdes porque están cubiertos de clorofíceas (Oophila amblystomatis).

Hasta hace poco se pensaba que era una curiosa forma de ectosimbiosis. Las algas favorecen el desarrollo de los huevos gracias a la producción de oxígeno en la fotosíntesis, y éstas a su vez podrían aprovechar el nitrógeno liberado por los embriones.Pero en un trabajo reciente (Kerney y col. 2011 en PNAS) han descubierto que esta asociación podría ser el primer caso de endosimbiosis entre un alga y un vertebrado.
A y B: embriones de Ambystoma maculatum.
C: en rojo la autofluorescencia de Synechococcus elongatus.
D: células de Synechococcus en el cráneo de la salamandra.
Fuente: Kerney y col (2011)
http://www.pnas.org/content/early/2011/03/29/1018259108

Las algas están físicamente dentro del embrión, se extienden a diferentes tejidos a lo largo del desarrollo y en estado adulto siguen vivas dentro de la salamandra, sin luz. Los embriones no tienen sistema inmune y en las salamandras adultas es «ineficaz» en comparación a otros anfibios. Esto podría explicar su tolerancia hacia las algas simbiontes…

La mayoría de estas clorofíceas están en contacto directo con el citoplasma de las células de la salamandra. Otras recuerdan a quistes, también intracelulares. La naturaleza exacta de esta sorprendente relación y la posibilidad de que las salamandras transmitan las algas a su descendencia se desconoce.

 

Embriones de pez cebra (A,B) con Synechococcus
(fluorescencia roja) y lo mismo sucede en macrófagos
de ratón (D). Fuente: Agapakis y col. (2011)
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0018877

Y con esto volvemos al trabajo «Towards a synthetic chloroplast» de Agapakis y col. (2011). ¿Recuerdan?

Inyectaron Synechococcus en embriones de peces cebra para recrear lo que ocurre en la salamandra moteada. Y los embriones de pez cebra no sufrieron daños aparentes a pesar de convivir con Synechococcus. No sabemos lo que sucede en los peces adultos porque el experimento duró 12 días…

Luego modificaron genéticamente Synechococcus con invasina y listeriolisina para conferirle dos «superpoderes«: capacidad invasiva y resistencia a los lisosomas (estómagos celulares).

Gracias a esas alteraciones, Synechococcus pudo invadir células animales y macrófagos (celulas del sistema inmunitario) e incluso dividirse dentro de ellas. ¿Cómo se han quedado…? yo al menos de piedra !!

Conclusión: en un futuro quizá podamos diseñar endosimbiosis «a la carta» entre algas y animales superiores. ¿Con qué objetivos y condiciones?…espero asistir al debate algún día.

Referencias:

-Agapakis CM. Towards a synthetic chloroplast. Plos One 6:e18887 (2011).
-Costa M. Estudio de la respuesta inmune y expresión génica del mejillón mediterráneo, Mytilus galloprovincialis. Tesis doctoral. U. Vigo, 294 pp (2008).
-Kerney y col. Intracellular invasion of green algae in a salamander host. PNAS 108:6497-6502 (2011).
-Mescher AL & Neff AW. Limb regeneration in amphibians: immunological considerations. Sci. World J. 6:1-11 (2006).