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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 Pseudo-nitzschia.

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 Pseudo-nitzschia 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 Pseudo-nitzschia 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 Pseudo-nitzschia incluye más de 20 especies, y solo algunas de ellas producen el ácido domoico. En Galicia, la especie tóxica es Pseudo-nitzschia 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 Pseudo-nitzschia 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» (1963).

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 Pseudo-nitzschia, 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 Pseudo-nitzschia tóxicas (y no los pájaros), fueron las auténticas «malas» de la película. En concreto la intoxicación por domoico formó parte del material de investigación para la película, cuyo guión se basó en el relato «The birds» de Daphne du Maurier.

Referencias:

-Bargu S, Silver MW, Ohman MD, Benítez-Nelson CR, Garrison DL. Mystery behind Hitchcock’s birds. 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).