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Como el viento

SINTEF (Foundation for Scientific and Industrial Research) es una organización privada de investigación fundada en 1950, con sede central en Trondheim, Noruega. Trabaja en estrecha relación con la Universidad de Ciencia y Tecnología (NTNU) de Trondheim y la Universidad de Oslo.

El éxito de organizaciones como SINTEF cuya actividad junto a instituciones públicas puede aportar beneficios a la sociedad provoca envidia sana…!!

En los veranos de 2002 y 2003 SINTEF
hizo dos pruebas de afloramiento artificial en el fiordo de Sogne.

 

Arnafjord, en el fiordo de Sogne  Aquí probaron la cortina de burbujas.
Fuente: www.visitnorway.com

La primera prueba fue en 2002: «la cortina de burbujas».

Su diseño consistía en tres tuberías agujereadas y situadas en paralelo a 40 metros de profundidad.

Las burbujas, generadas con un compresor de aire, levantaron una fuerte turbulencia aunque sin mezclar toda la columna de agua: sólo entre 40 y 10 m. de profundidad.

El diseño de la cortina de burbujas. Fuente: Fig. 2 de McClimans y col (2010).

Les recuerdo que la hipótesis detrás del afloramiento artificial es que las diatomeas, con mayores tasas de crecimiento y escasa movilidad son favorecidas por el aumento de nutrientes y la turbulencia en la columna de agua respecto a los dinoflagelados, incluyendo aquellos tóxicos (malos malísimos !!) como Dinophysis.

Efecto en los nutrientes y el fitoplancton
del afloramiento artificial (cortina de burbujas).
Fuente: Figs. 4 y 6 de Handa y col (2013).

Los resultados biológicos del experimento (Handa y col. 2013) contradijeron en parte la hipótesis inicial:
aumentó la biomasa del fitoplancton (40%), pero el crecimiento de las diatomeas fue insignificante respecto al de los dinoflagelados…!!

Y todo ello a pesar de la turbulencia y el aumento de nutrientes como silicatos, que vemos a la izquierda, y que usan específicamente las diatomeas.

Aún hay más: la biomasa no fue significativamente mayor que la de una estación de «control» cercana, donde sí ocurrió una proliferación de diatomeas de forma natural !!!

Ceratium tripos de la Ría de Pontevedra,.
Esto no es como el marisco,
en Noruega son iguales…!!

Lo positivo es que solo crecieron dinoflagelados no tóxicos del género Ceratium (C. furca y C. tripos). Algo parecido sucedió en uno de los ensayos del IMR (Aure y col 2007) que vimos en la entrada anterior…
así que a Ceratium parecen gustarle mucho estos afloramientos artificiales !!

Dinophysis acuminata
(Ría de Pontevedra)

Pero al cesar «el burbujeo» se cumplió la teoría:
los dinoflagelados dominaron aún más y se produjo un aumento en las poblaciones del género tóxico Dinophysis. Eso sí, las concentraciones estuvieron por debajo de las observadas en la estación de control.

Al menos no hubo sobresaturación de nitrógeno: uno de los posibles efectos negativos de las burbujas que podría dañar a cultivos de peces en jaulas.

 

La segunda prueba fue la descarga de agua menos densa en profundidad
para provocar su ascenso hacia la superficie…
Generador de la planta hidroeléctrica de Jostedal. Autor: Per Berntsen.
Esta foto forma parte de un proyecto fotográfico del mismo autor,
exhibido en la Galería Riis de Oslo en 2008. Fuente: Generator 4

El experimento se hizo en 2003 en Gaupnefjord aprovechando una canalización de la planta hidroeléctrica de Jostedal a 40 m. de profundidad.

Para mejorar la mezcla del agua dulce y su intrusión hacia superficie, se instaló una placa difusora en la salida de agua. En este caso la mezcla llegó hasta los 5-9 metros de profundidad.

Y el diseño del «invento» lo vemos en la figura siguiente…

El diseño de la placa difusora es del SINTEF. Fuente: Fig. 7 McClimans y col (2010)

Sus autores calculan que esta solución es más eficaz y barata que las burbujas. Si fuera tan fantástica ya debería ser del dominio público, pero los efectos biológicos del primer experimento tardaron 11 años en publicarse y de éste no pude encontrar absolutamente nada…!!

¿Y qué tal si probamos el afloramiento artificial en las rías gallegas
para reducir el impacto de las proliferaciones tóxicas?
La Voz de Galicia: 19-IX-2014.

Los cierres en la extracción de marisco principalmente por las toxinas de Dinophysis son un problema que trae de cabeza a la industria acuícola.
Los cierres prolongados y súbitos que ocasionan estas proliferaciones han levantado voces tanto hacia el programa de seguimiento de fitoplancton y biotoxinas de la Xunta de Galicia, como hacia los investigadores para que desarrollen (desarrollemos) nuevas herramientas de predicción y mitigación de los episodios tóxicos.

La teoría del afloramiento artificial es tentadora pero ya ven ustedes que los resultados son impredecibles en un sistema natural. También fueron escépticos los miembros del panel sobre «Ocean Fertilization» de la IOC-UNESCO en 2010: «[…] it seems more likely that artificial upwelling will become a tool to study marine ecosystem responses to nutrient perturbations and changes in mixing regimes […]».

Las rías son muy distintas a los fiordos, y en especial a las zonas internas con fuerte estratificación en verano, profundas y resguardadas, donde se ha ensayado el afloramiento artificial.

La ría de Vigo, vista desde el monte Galiñeiro.

Las rías no necesitan fertilización, contamos con una naturaleza generosa al respecto y una larga época de afloramiento entre abril y septiembre. Se trata de cuencas poco profundas y muy dinámicas en las que el agua se renueva completamente en pocos días, y donde el viento juega un papel primordial (casi en tiempo real) sobre la circulación del agua. Por ello las condiciones oceanográficas, aunque siguen patrones estacionales establecidos, pueden cambiar de un día para otro, como el viento…

Ya lo cantó DePedro:
«Como el viento»
Fuente: notedetengas

El afloramiento artificial que produjéramos, con burbujas ó agua dulce, no tendría las características de un afloramiento natural de aguas frías ricas en nutrientes. Sería otra cosa: aumentar la turbulencia en los primeros 10-20 metros buscando «molestar» a los dinoflagelados y favorecer a las diatomeas. La renovación natural del agua junto a nuestro afloramiento provocaría no sabemos muy bien qué y los cambios en la comunidad de fitoplancton se alargarían poco más que el propio experimento.

Como investigador me pica la curiosidad, pero tengo la sensación de que sería igual de inútil que las presas de arena que hacíamos de niños en la playa para frenar el avance del mar.

El ensayo no causaría daños ambientales, aunque sería partidario de la opción «jacuzzi» porque introducir agua dulce en profundidad me parece agresivo. Y antes de lanzarse al medio natural habría que hacer ensayos a pequeña escala y estudiar los posibles efectos usando modelos, etc…

Después de planificar los medios materiales, el personal necesario, elegir un lugar y no infringir ninguna ley ¿habría dueños de bateas dispuestos a que les burbujeen alrededor y ver los efectos en sus mejillones?
En el año 2008 ya hubo una primera reunión en Galicia, una toma de contacto con investigadores noruegos, pero no se pasó de ahí dada la patente complejidad e incertidumbre sobre el tema.

El quid de la cuestión es si alguien cree que merece la pena embarcarse en esto sabiendo que existe la altísima probabilidad de que sea un experimento con gaseosa (nunca mejor dicho), una inversión a fondo perdido.

Tendría que ser dinero público y los costes en nuestro caso no los asumiría una empresa como SINTEF ni el plan nacional de I+D+I.

Unicamente un consorcio europeo del famoso programa Horizonte 2020


Referencias:
-McClimans y col. Controlled artificial upwelling in a fjord to stimulate non-toxic algae.
Aq. Eng. 42: 140-147 (2010).
-Handa A. y col. Artificial upwelling to stimulate growth of non-toxic algae in a habitat for mussel farming. Aq. Res. 45:1798-1809 (2013).
-La Ría de Vigo: una aproximación integral al ecosistema marino de la Ría de Vigo. González-Garcés A. y col (Eds). 414 pp. (2008).
-Ocean fertilization: a scientific summary for policy makers. IOC-UNESCO 20 pp (2010). http://unesdoc.unesco.org/images/0019/001906/190674e.pdf

Los primeros americanos

Puntas talladas características de la cultura Clovis.
Autor: Bill Whittaker. Fuente: Wikimedia commons.

Los primeros humanos que pisaron América eran hombres modernos:
homo sapiens como usted y como yo. Pero…
¿de dónde procedían?
¿cuándo llegaron?
¿y qué ruta/s siguieron?

Pues se calcula que cruzaron hace unos 16.000 años el paso de Bering emergido en la última glaciación.
Y sabemos que procedían de Siberia gracias a los análisis genéticos de huesos humanos. Durante décadas se aceptó que la cultura «Clovis» era representativa de los primeros americanos, cuyos restos de unos 11.000 años de antigüedad se descubrieron en Nuevo México (EEUU), en los años 20′.

Pero esta teoría saltó por los aires tras el descubrimiento en los años 70′ de herramientas y huesos de mastodonte en Suramérica (Monte Verde, Chile), con más de 12.000 años de antigüedad (y me quedo con la cifra más conservadora). La trascendencia de este hallazgo despertó dudas sobre su antigüedad, hoy en día aceptada por la comunidad científica. Las excavaciones las inició un grupo de trabajo dirigido por Tom Dillehay en 1977 a quien podemos ver en persona explicándonos la importancia del sitio de Monte Verde.

En Monte Verde no se han encontrado directamente restos humanos sino de los asentamientos:
suelos de cabañas, huellas humanas, herramientas, huesos de animales…y algas. Sí, macroalgas.
Dillehay y col (2008) publicaron en Science el descubrimiento de algas marinas y estuarinas en Monte Verde, afirmando que las algas formaban parte de la dieta y remedios medicinales de aquella comunidad.
Durvillaea antarctica. Costa sur de Chile  a la altura de Osorno
(al norte del sitio de Monte Verde). Autor: Patricio Díaz.

Entre otras encontraron Durvillaea antarctica (cochayuyo), Gracilaria sp (pelillo), Porphyra sp. (luche), Macrocystis pyrifera (huiro) y Sargassum sp. Estas y otras especies que hallaron pertenecen a distintos ambientes (zonas rocosas, arenosas, lagunas) y épocas del año. En este vídeo pueden ver un bosque de kelp (algas pardas del género Lessonia) en la costa sur de Chile, al norte de Monte Verde.

Luche y Cochayuyo en el mercado de Angelmó
(Puerto Montt, Chile). Autora: Marisadechile
Fuente: Panoramio

También observaron fragmentos de algas adheridos a herramientas de piedra, por lo que creen que las transformaban para su uso posterior. Otras estaban quemadas lo cual sugiere que fueron cocinadas o secadas para su conservación…y algunas estaban masticadas.

Dillehay y col. (2008) afirman que los usos de estas mismas algas forman parte de la cultura tradicional de la región. Por ejemplo, el  cochayuyo (Durvillaea antarctica) y luche (Porphyra) son típicas de los mercados locales donde se venden en seco para su posterior preparación. Y de hecho, acudir a estas algas puede resultar muy útil como verán a continuación…

Diario el Pingüino (Punta Arenas, Chile, 3-8-2014)

El pasado 27 de julio naufragó una lancha con tres pescadores mientras faenaban erizos, a 30 horas de navegación de Punta Arenas (costa sur de Chile).
Uno de los pescadores falleció pero sus compañeros consiguieron alcanzar la orilla a pesar de la tormenta. Permanecieron aislados con tiempo frío y húmedo durante 5 días. Y cuando al fin les rescataron confesaron haber sobrevivido a base de algas y agua de mar…!!

Los restos de Monte Verde no confirman si aquellos pioneros llegaron por la costa o el interior, pero sí que residían allí de forma permanente, en contra de la idea común de cazadores-recolectores nómadas. Y también que conocían y explotaban los recursos costeros, alejados unos 90 km en aquella época, bien ellos mismos o través de contactos con comunidades costeras.

 

La costa sur de Chile, al norte de Monte Verde (a la altura de Osorno). Autor: Patricio Díaz.

 

Monte Verde lanzó la carrera por descubrir culturas antiguas («pre-Clovis») en todo el continente, y en la actualidad se conocen y estudian varios sitios arqueológicos de este tipo en Centroamérica, Suramérica y Norteamérica (web CSFA).
Esqueleto del Megatherium americanum.
Museo de Historia Natural de Paris.
Fuente: Bienvenue chez Emilie

Por ejemplo, en los años 80′ se descubrió el sitio de Pilauco (Osorno, Chile), cuya antigüedad es similar a la de Monte Verde. Las excavaciones sistemáticas comenzaron en 2007 y posee una gran diversidad de restos de la megafauna que coexistió con el hombre al final de la edad del hielo.

La megafauna eran mamíferos enormes de más de una tonelada como los gonfoterios (parecidos a los elefantes modernos pero con 4 colmillos), gigantescos perezosos (megaterios), armadillos, mastodontes, etc.

Gomphoterium angustidens.
Copyright: WillemSvdMerwe. Fuente: Deviantart.

Se cree que el cambio climático al final de la edad de hielo fue responsable de su extinción, porque ésta sucedió a gran escala en todo el continente.

Aunque se sospecha que la coincidencia con la llegada del hombre pudo ser un motivo más para acelerar el adiós de estos gigantes !!

Se sabe que Pilauco era un humedal, y las diatomeas fósiles (sus cubiertas de sílice) sirven para reconstruir el tipo de ambiente que existía hace 12.500 años.

Diatomeas fósiles de Pilauco.
Arriba (izda: Eunotia sp., dcha: Navicula sp).
Abajo (izda: Diploneis sp., dcha: diatomea central).
Fuente: Mario Pino (2008). ver Referencias.

La variación en la profundidad del agua se puede estimar según el tipo de especies dominantes: diatomeas bentónicas (en aguas someras, sobre fango o rocas) o planctónicas (en aguas más profundas).

Encontraron alternancia de ambas, pero con dominio de diatomeas bentónicas (Navicula, Pinnularia, etc), así que hace 12.500 años Pilauco era un humedal con vegetación, poca energía y muy poca profundidad:
una zona pantanosa.

En lo que respecta al origen de los primeros americanos existe una importante contradicción:

La genética dice que los paleoamericanos (primeros americanos) procedían de Siberia y que se detuvieron en la región de Beringia un largo tiempo, suficiente para diversificarse en 4 grupos genéticos (haplogrupos mitocondriales A, B, C, D…y hay números para subgrupos como el D2, más reciente, de los inuits de Canadá). Esos grupos A-D son «beringios», fundadores de América y ancestrales para la mayoría de nativos modernos americanos.La contradicción está en que los paleoamericanos (o beringios) tenían rasgos craneales diferentes a los nativos modernos mientras que ambos poseen «rasgos genéticos» comunes. Las diferencias físicas sugieren que los nativos modernos pudieron llegar en una segunda migración que sustituyó a los paleoamericanos, pero la genética sugiere lo contrario. El problema es que disponemos de muy pocos restos humanos para despejar esta incógnita. El único cráneo bien conservado (9.000 años; Wizard’s Beach, EEUU) pertenece al haplogrupo C (beringio) pero tiene aspecto moderno. Los restos óseos o coprolitos (o sea, cacas fósiles) de los paleoamericanos son muy escasos y sólo se han encontrado en Norteamérica. Hasta ahora: les presento a Naia…

El cráneo de Naia. Autor: Paul Nicklen (Fuente: National Geographic).

Se acaba de publicar en Science (Chatters y col. 2014) el descubrimiento en Hoyo Negro (una cavidad inundada en un cenote de México), del esqueleto de una mujer de 15-16 años de edad, bautizada como «Naia«, que debió caer y morir en la cueva cuando ésta no contenía agua. Su esqueleto, de 13.000-12.000 años de antigüedad estaba muy bien conservado y su cráneo de tipo paleoamericano, intacto (tanto es así que J.C. Chatters ha anunciado que será posible reconstruir su rostro a partir de la calavera).

El análisis genético de Naia ha demostrado que pertenecía al haplogrupo D1, uno de los «beringios» ancestrales de los americanos modernos. Así que este descubrimiento demuestra que el cambio físico de los paleoamericanos fue el resultado de un proceso evolutivo y no de la llegada de distintas poblaciones…

Si quieren ver un vídeo de National Geographic donde los propios autores comentan su descubrimiento, pulsen aquí. En él habla J.C. Chatters, que ha soliviantado a sus propios colegas con unas declaraciones en el highlight de Science sobre su artículo. Les cuento y con esto ya termino…Cuando se publica un descubrimiento tan importante como éste, la revista pide una nota o highlight a un especialista. Y el highlight escrito por M. Balter (2014) reproduce unas declaraciones de Chatters que han provocado la publicación inmediata de 2 réplicas en Science: la primera a cargo de co-autores de su propio trabajo (Kennet y col 2014) y la segunda de otros antropólogos igualmente ofendidos (Grayson y col. 2014): en total 21 firmantes…!!

En Hoyo Negro han descubierto restos de animales,
entre ellos de un tigre diente de sable, que eran cazados
por el hombre y se extinguieron hace unos 12.000 años.
Autor: Sergio de la Rosa. Fuente: Deviantart

Lo que comentaba Chatters es que la forma del cráneo de los paleoamericanos correspondería a la forma «salvaje», mientras que los nativos modernos serían una forma más «domesticada». Del original:
«[early Native Americans] with their large skulls and more forward-projecting faces as a human ‘wild type’ distinct from modern Native Americans with rounder and flatter faces that reflect a more ‘domestic’ form.»

Ocho de los co-autores de Chatters y col. rechazan totalmente en su carta estas declaraciones, pero reproduzco el final de la segunda carta, de Grayson y col. (2014), porque me ha gustado especialmente:
«Estamos profundamente ofendidos por la comparación implícita de Chatters de los primeros americanos con ancestros salvajes de animales actuales domesticados. Nos desalienta saber que hay todavía quienes creen que la morfología del cráneo tiene implicaciones de un supuesto «estado salvaje». Afirmando esto degradan a las propias gentes que intentan comprender.» Del original: «We are deeply offended Chatters’ implicit comparison of early Americans to the wild ancestors of today’s domesticated animals. We are disheartened to learn that there are those who continue to believe that cranial morphology carries implications of a presumed “wild” state. By so doing, they demean the very people they attempt to understand.»
La respuesta de J.C. Chatters (en Science) ha sido: «Domestication is not a foreign concept in discussions of human evolution. Literature on human self-domestication includes, among others […]. It is important to remember that, as Darwin effectively demonstrated more than 140 years ago in his «Descent of Man«, humans are subject to the same evolutionary processes as other species.»
Pues nada, aquí les deja un «wild type» gallego hasta la siguiente entrada…
 
 
Nota: Los yacimientos de Monte Verde y Pilauco serán visitados por la XII International Conference of Archaeozoology (San Rafael, Argentina) y el IV Simposio de Paleontología (Valdivia Chile), el 11 de octubre de este año.
Agradecimientos: a Patricio Díaz por darme la idea para esta entrada a partir del trabajo de Dillehay, así como el material gráfico y muchos comentarios muy útiles.
Referencias: –Balter M. Bones from a watery «Black Hole» confirm first american origins. Science 344:680-681 (2014) –Chatters JC y col. Late Pleistocene human skeleton and mtDNA link paleoamericans and modern native americans. Science 344:750-754 (2014) –Dillehay T. y col. Monte Verde: seaweed, food, medicine and the peopling of South America. Science 320: 784-785 (2008) –Kennett D y col. Early Americans: misstated results & Grayson DK y col. Early Americans: respecting ancestors. Science 345:390 (2014) –Pino M. Pilauco: un sitio complejo del Pleistoceno tardío. Univ. Austral de Chile, 174 p. (2008)

El sentido de la vida, el universo y todo lo demás…

«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 algasNi 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)
Las algas verdes y rojas son «primarias», descendientes directas del primer eucariota
que capturó una cianobacteria y la convirtió en su «querido» cloroplasto endosimbionte.

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
Las algas rojas son el grupo más diverso de macroalgas
pero en el fitoplancton son muy rarunas.

 

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

 

Y por último nos quedan las pardas que en realidad son algas secundarias rojas:

descienden de un eucariota que «robó» los cloroplastos a un alga roja primaria.
Hasta aquí la respuesta simple.

 

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).

Y esta nueva información ha servido para elaborar otras teorías 
sobre el éxito de los cloroplastos rojos…



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…!!

Con ellas les dejo, ilustradas por nuestro compañero Gerardo Fernández Carrera
(¡¡gracias!!) 
a partir de muestras de la ría de Vigo…

 

 

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).

 

Enterrados vivos

Una experta en hibernación:
la marmota.

Muchos seres vivos pasan por periodos de dormancia a lo largo del año para sobrevivir a épocas con poco alimento ó bajas temperaturas…como las marmotas, que hibernan desde antes del invierno hasta la primavera.

Esto supone una ventaja adaptativa y se ha relacionado en mamíferos con su capacidad para sobrevivir al impacto del meteorito de Chicxulub que acabó con los dinosaurios y el 75% de la vida hace 65 millones de años.

En las microalgas también existen células en estado de vida «suspendida». En particular en los dinoflagelados y diatomeas, que alteran su forma y reducen su actividad para convertirse en «bellas durmientes» en el fondo del mar.
Arriba: células vegetativas de la diatomea Chaetoceros radians. Abajo, las esporas
de resistencia de la misma especie. Disponible en http://micro.sakura.ne.jp/bod/marine.htm

En el caso de las diatomeas forman esporas de resistencia que pueden ser parecidas ó distintas a las células «normales». Esas esporas acumulan reservas de energía antes de hundirse en el sedimento, a la espera de que las condiciones ambientales cambien (más luz, nutrientes, temperatura…) y poder retomar su vida.

Los dinoflagelados por su parte, tienen formas de resistencia también llamadas «quistes», que pueden ser de varios tipos.Los quistes temporales son formas de transición en respuesta a estrés ambiental y su duración es breve. Por ejemplo, al aislarlos en el laboratorio, muchos dinoflagelados tecados forman este tipo de quistes en los que la célula se libera de sus placas de celulosa y se convierte en una forma cocoide inmóvil.

Pyrocystis. Autor: F. Rodríguez

Los quistes vegetativos, aunque inmóviles, son activos metabólicamente. En algunos dinoflagelados incluso son la forma más habitual en su ciclo de vida, como por ejemplo en Symbiodinium (dinoflagelados simbiontes que viven en los corales), ó en el hermoso género de vida libre Pyrocystis.

En cambio, los quistes de reposo se forman tras la fusión sexual de dos células y pueden permanecer latentes durante años y décadas. Si nadie perturba su «sueño», los quistes seguirán enterrados vivos en el sedimento, y esto sucede en las zonas costeras de casi todo el planeta. Luego, al despertar de forma simultánea estos quistes pueden servir como la «mecha» que dispare una proliferación de dinoflagelados, aparentemente desde «la nada».

 

Quiste «Spiniferites» típico del
género de dinoflagelados Gonyaulax.
Imagen: Graham Williams.

Aunque también pueden seguir enterrados para siempre jamás. Dado que su cubierta celular es muy resistente el registro fósil conserva numerosos quistes de dinoflagelados desde hace 200 millones de años.

Hasta hace poco se pensaba que el límite de tiempo que resisten «viables» los quistes era como mucho de unos 50 años. Pero en 2011, Lundholm y colaboradores publicaron un trabajo en el que germinaron quistes de dinoflagelados con un siglo de antigüedad !!

En la revista Nature Communications, podemos consultar gratis los primeros resultados en 2011 y observar un quiste centenario y la célula germinada del dinoflagelado Pentapharsodinium dalei. http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n5/full/ncomms1314.html

Muestrearon en Suecia, en el fiordo Koljö, indicado en esta imagen de Google Maps. Los quistes permanecieron intactos durante un siglo, condenados en el fondo porque en el fiordo Koljö no hay apenas «bichos» que remuevan y devuelvan los quistes a la superficie.

La falta de oxígeno también fue importante para la conservación de los quistes en el sedimento…pero una vez en el laboratorio, las condiciones adecuadas de luz, nutrientes y temperatura despertaron a los quistes y dieron lugar a células completamente normales.

Ejemplos de quistes en dinoflagelados, aislados en Galicia (Autora: Isabel Bravo). A) Protoperidinium conicum. B) Protoperidinium sp. C) Alexandrium minutum. D) Protoperidinium oblongum.
E) Alexandrium tamarense.

El impacto del meteorito de Chicxulub tuvo la potencia de mil millones de bombas atómicas como la de Hiroshima y se piensa que los incendios que provocó en todo el planeta oscurecieron el sol hasta 9 meses, sin una luz normal al menos hasta una década después.

Los efectos fueron devastadores sobre el clima y la circulación de los océanos. El descenso de temperaturas y la falta de luz y alimentos provocó la extinción masiva de la vida…

En el mar la vida planctónica también se extinguió en su mayor parte…

Excepto para las diatomeas y dinoflagelados cuyas esporas y quistes descansaron en el fondo ajenas a todo, soñando con aquella canción de REM…

It’s the end of the world as we know it (and I feel fine…)…

 

 

Referencias:

A classification of living and fossil dinoflagellates. Fensome RA, Taylor FJR, Norris G, Sarjeant WAS, Wharton DI, Williams GL. Micropaleontology Special Publication Number 7, American Museum of Natural History. (1993).
-Lundholm N, Ribeiro S, Andersen TJ, Koch T, Godhe A, Ekelund F & Ellegaard M. Buried alive – germination of up to a century-old marine protist resting stages. Phycologia 50(6): 629-640. (2011).

Los pájaros de Hitchcock

Cuando se habla de algas productoras de toxinas primero se piensa en los dinoflagelados, pero no siempre es así. Hay otros «sospechosos habituales» entre el fitoplancton, y tal como veremos esta vez la culpa fue de las diatomeas…

Diatomeas aisladas de las rías de Vigo y Pontevedra. Ninguna de estas especies es tóxica…excepto la cadena de cuatro pequeñas células alargadas (en el medio, arriba), que es Pseudonitzschia.

Las diatomeas fabrican cubiertas de sílice que encajan entre si para proteger las células. Si las vemos de forma lateral, como el Coscinodiscus de la imagen de la derecha, comprobamos que son «cajitas» microscópicas…

Las diatomeas son microalgas muy abundantes sobre todo en zonas costeras, donde proliferan en primavera y otoño para mayor «regocijo» y «empacho» del resto de habitantes marinos.

Desde el diminuto microplancton animal hasta los moluscos, aves marinas y finalmente nosotros, todos dependemos de las microalgas, ¡¡y en gran medida de las diatomeas!! para tener pescado y marisco que llevarnos a la boca…

Pero cuando proliferan diatomeas tóxicas entonces tenemos un problema. En concreto se trata de las especies del género Pseudonitzschia que producen una potente neurotoxina, ácido domoico, también llamado «ácido zombie».

No hace falta describir en detalle las consecuencias de los daños neurológicos agrupados bajo el nombre de «síndrome amnésico»…los podemos comprobar en este «zombie» del siguiente video, un león marino…
El pobre animal se ha intoxicado por la acumulación de toxinas en el ecosistema marino: desde las diatomeas Pseudonitzschia han llegado al pescado que forma parte de su dieta. Lo mismo sucede con otra fauna marina, como las aves, por ejemplo.

Y aquí tenemos a la verdadera responsable de la intoxicación por domoico…

Pseudonitzschia australis,
aislada en la ría de Pontevedra,
microscopía electrónica de barrido.

El género Pseudonitzschia incluye más de 20 especies, y solo algunas de ellas producen el ácido domoico. En Galicia, la especie tóxica es Pseudonitzschia australis, la misma que vemos en la imagen de la izquierda.

La toxina se descubrió en 1989, después de una intoxicación de fauna marina, muchos intoxicados y 4 personas muertas por comer marisco contaminado en Canadá…no es una broma pues.

Desde entonces, el estudio del género Pseudonitzschia ha ocupado mucho tiempo y dinero en investigación y redes de control de biotoxinas marinas para intentar evitar cualquier riesgo de intoxicación…

Pues bien, en agosto de 1961 miles de aves marinas (según la prensa local), en concreto pardelas sombrías (Puffinus griseus) se desplomaron sobre las casas en la costa de Monterey Bay (California).

Pardela sombría (©Andrew Crossland)
orientalbirdimages.org

Algunas de ellas morían regurgitando anchoas…vamos, todo un «espectáculo» desconcertante para los residentes y veraneantes. Pero uno de aquellos turistas llamado Alfred Hitchcock tomó buena nota del extraño fenómeno y convirtió aquellas pardelas «suicidas» en los negros cuervos «asesinos» de su inquietante e histórica película de «Los pájaros«.

 

Santa Cruz Sentinel (18 agosto 1961)
relatando la «invasión» de las aves.
Fuente: Bargu et al 2012.

No fue hasta ahora, 50 años después, en el primer nº de 2012 de la revista «Nature Geoscience» cuando se ha desvelado científicamente el enigma de las aves que caían del cielo. La Dra. Bargu y sus colaboradores analizaron muestras del zooplancton conservadas en formol y del estómago de aves, peces y tortugas en aquellas fechas…

…y concluyeron que todos habían ingerido grandes cantidades de especies tóxicas de Pseudonitzschia, directamente ó a través del krill, calamares y anchoas en el caso de las pobres pardelas y el resto de la fauna marina…

Así que las Pseudonitzschia tóxicas (y no los pájaros), fueron las auténticas «malas» de la película…!!

Referencias:

-Bargu S, Silver MW, Ohman MD, Benítez-Nelson CR, Garrison DL. Nature Geoscience 5:2-3 (2012).

 

Attheya, el alga que toma el sol en la arena…

En algunas playas podemos encontrar a veces unas manchas de un tono marrón-verdoso que a simple vista parecen grasa ó algún tipo de vertido que el mar arrastra a la costa. Pues bien, se trata de microalgas que viven entre los granos de arena y por ello reciben el nombre de «epipsámicas», del griego epi– (sobre) y psammo (arena).

Entre dichas algas suelen dominar las diatomeas, uno de los grupos del fitoplancton más abundantes y relevantes desde el punto de vista ecológico ya que su alta productividad sirve de base para el funcionamiento del ecosistema marino.

Manchas de Attheya sobre el arenal de Panxón
(Nigrán, Pontevedra, 16 octubre 2011)
En playas de grano fino y con suave pendiente, podemos observar durante unos días y en distintas épocas del año estas manchas de diatomeas que tiñen la rompiente de las olas y la arena húmeda de la playa.
Un buen lugar para observarlas es Playa América y el arenal de Panxón en Nigrán, tal como se observa en esta imagen.

Imagen ampliada (10X)
de los granos de arena y células de Attheya.

Estas diatomeas suelen pertenecer al género Attheya. Las manchas son en realidad enormes acumulaciones de células microscópicas y el mucus que éstas segregan.

Attheya crece formando cadenas que se entrelazan y forman grumos que flotan con la espuma de las olas y se depositan luego en la arena.

Imagen ampliada (40X) de Attheya
Esta diatomea realiza un complejo ciclo diario de migración vertical (sube y baja dentro de la arena) y horizontal (de la arena al agua y viceversa).
La «rutina» diaria para Attheya consiste en lo siguiente: al inicio de la mañana las células ascienden a la superficie del sedimento y ganan flotabilidad, siendo arrastradas por las olas y flotando adheridas a la espuma de la superficie.
A medida que avanza el día, las células pierden flotabilidad y vuelven arrastradas por el movimiento de las olas hacia la arena. Es entonces cuando segregan un mucus que les permite fijarse mejor sobre la arena y penetrar en el sustrato durante la noche. Y vuelta a empezar cada día, las células se dividen durante la noche y son capaces de soportar sin achicharrarse la plena luz del sol al mediodía sobre la arena…de ahí el título de esta entrada…!!

 

En conclusión, se trata de un proceso completamente natural en ciertos ecosistemas arenosos y las manchas forman parte del modo de vida de estas pequeñas habitantes de la zona de rompiente. Lo cual no quita que la polución urbana y el exceso de nutrientes que lleva asociada pueda provocar el crecimiento exagerado de micro- y macroalgas en las zonas costeras más afectadas…



Referencias:
-The ecology of sandy shores. McLachlan & Brown. Academic Press, (2006)
Attheya armatus (Centrales, Bacillariophyta) en playas de arena del S y SW de Gran Canaria (Canarias, España). Ojeda A. & O’Shanahan L. Vieraea 33:51-58 (2005).