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Los misterios de Carús Falcón

«Una de las creaciones más prodigiosas de la Naturaleza, de las que más sublimes encantos encierran para el contemplador del Universo y más elevan el espíritu a las serenas y etéreas esferas del Infinito, es, sin duda, la de esos misteriosos seres diminutos, largos siglos ignorados de la humanidad, y aun hoy totalmente inadvertidos para la inmensa mayoría de las gentes…»

Así comenzaba «Los misterios de la Naturaleza, investigaciones sobre el micro-plankton de la Ría de Arosa» (1903), del Dr. Roque Carús Falcón, médico y naturalista de Vilagarcía de Arousa. Disfruté tanto leyéndolo que quise recuperar sus palabras y convertirlas en protagonistas de hoy.

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El Dr. Carús Falcón (1852-1910). Fuente: Patrimonio Vilagarcía. Para conocer su biografía: Album da Ciencia.

Incluye la primera descripción de dinoflagelados en la península ibérica y tiene un gran mérito ya que surgió de su propia iniciativa, con escasos medios pero mucha ilusión. Esta fue su declaración de intenciones al final del prólogo: «nuestro noble y desinteresado deseo de contribuir con el insignificante grano de arena de nuestro pobre esfuerzo al levantamiento de la tan abatida y escarnecida cultura patria […] se trata de meras especulaciones y lucubraciones científicas que no persiguen ningún fin utilitario práctico inmediato, pues que es hablar de…la mar!»

Las narraciones de la Plankton Expedition en 1889 impresionaron a Carús y le decidieron a muestrear la ría. En su relato quedan claros su amor por la región y el fastidio porque «la incuria de nuestros gobernantes no ha dotado esta ría, de excelentes condiciones para el caso, de estaciones y laboratorios biológicos á igual de los del golfo de Nápoles, de Plymouth, Marsella, Saint-Vaast y experimental de zoología y botánica de Santander».

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El plano de la ría de Arousa de Carús Falcón. Autor: el capitán de fragata Fernández Flórez.

La prosa de Carús resulta novelesca e incluso divertida: describe todo lo que observaba (desde la fauna y flora, a los barcos y los paisajes de la ría), a veces con grandes dosis de imaginación.

El suyo fue un esfuerzo considerable: 165 páginas de texto más un plano de la ría de Arosa, una tabla estadística y 15 láminas con 297 figuras de plancton, crustáceos, moluscos, etc.

Éste es mi resumen…

Después de una breve descripción sobre el microplancton, Carús presenta las dos teorías que se disputaban la explicación sobre el origen y diversidad de las especies: «la teoría de la descendencia, fundada por el eminente botánico inglés Carlos Darwin, y la de las creaciones sucesivas».

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Vilagarcía de Arousa, Carril y la Isla de Cortegada, desde el mirador del Monte Lobeira. Autor: F. Rodríguez

Confiesa admirar la de Darwin: «Nada más sugestivo, en verdad, para un joven naturalista filósofo apasionado por las concepciones brillantes y deslumbradoras del modernismo que la primera de dichas hipótesis».

Y es que la segunda, aunque siga viva (esto sí que es cómico y no lo del estilo de Carús), sugiere que «las diversas especies de plantas y animales han sido creadas por omnipotencia sobrenatural ó divina, gradual y lentamente, a medida que la Tierra en sus fases sucesivas de evolución reunía condiciones adecuadas para su desarrollo, con centros simultáneos de creación en lugares remotos». 

En el siguiente capítulo, «La morfología y biología marinas en el mundo de las plantas microscópicas» se encuentran los párrafos más impresionistas. Hablando de microalgas en el sedimento: «Multitud, cientos, miles, millones de pequeñísimas plantas diatomeas […] suben y bajan pivoteando, mantiénense horizontales y maniobran cual perfecto submarino […] que por el mucho volumen ascienden hasta las capas más superficiales, como queriendo abandonar el campo de combate, donde tal vez no falte la grotesca figura de algún inofensivo peridíneo [dinoflagelado] que trata de imponer miedo con sus afilados cuernos».

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Ilustraciones de diatomeas en el trabajo de Carús Falcón. Reconocen alguna?. Autor: J. Thomas.

Luego, hablando sólo de las diatomeas: «Figurémonos una cajita de diáfano cristal de Bohemia, frústula, que puede adoptar todas las formas imaginables […] está dividida en dos mitades que se ajustan como las de una caja de cartón; que en el interior se encuentra una sustancia semilíquida […] de aspecto y composición análogos a la clara de huevo […] teñidas parcialmente de verde por la clorofila […] y otro principio colorante amarillo, diatomina

Y ahora lo mejor: «¿es posible que hayan sido creadas para recorrer el tubo intestinal de una sardina, delfín o ballena, por más que muchas veces salgan intactas de la pasajera, infecta y humillante morada, quitando á salvo su cuerpo y tal vez su existencia, pero no así su honor?».

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Ilustraciones de peridináceas, tal como denomina en su trabajo a los dinoflagelados Carús Falcón. En la época se dibujaban «patas arriba», con la epiteca hacia abajo. Les propongo el mismo acertijo de antes. Autor: J. Thomas.

De los dinoflagelados (Peridináceas): «se distinguen de las diatomeas por sus formas extravagantes, poco estéticas y feas, tienen de común con ellas su pequeñez y constitución histológica […] adáptanse mejor a las aguas frías, donde se encuentran con predominio cuantitativo […] agrupados en densas caravanas y discurriendo activos por el piélago […] en tanto que en las aguas cálidas […] disminuye el número de individuos, que propenden al aislamiento y pasividad […] cual si se sintiesen enervados por el excesivo calor tropical y quisieran economizar por el reposo el consumo de materia constitutiva…».

Ahora llegamos al material de muestreo, que deja patente su voluntarismo y escasos medios: «En nuestro trabajo no hemos utilizado […] material tan costoso, por no permitirlo nuestro estado económico, ni exigirlo el rigor científico, tratándose de mares tan poco profundos […] Utilizamos como draga un pequeño caldero de bronce […] La red vertical, de gasa, cónica y con área de medio metro cuadrado, unida por su base mayor á un aro de madera, por la pequeña á un colector, un cilindro hueco de zinc lastrado con plomo […] Completan nuestro instrumental un pequeño torno de madera […] un pesa-sales, un termómetro […] varios frascos de cristal […] otros mayores, de casi un litro, de los que, en forma de barril, sirven de envase á las aceitunas en adobo […] algunos corchos sueltos ó cáscaras de huevo para medir aproximadamente, en los días de calma, la velocidad de las corrientes…».

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No todo era microplancton, también había ilustraciones de crustáceos como éstas. Autor: J. Thomas.

Y luego, de regreso a tierra: «El material científico recolectado […] es llevado ahora al laboratorio ó gabinete donde ha de someterse al más escrupuloso examen y á los diversos métodos de preparación y conservación microscópicas […] y examinamos dicha gota en nuestro microscopio de bacteriología […] con aumentos entre 25 y 800 diámetros, pudiendo llegar a 1.600 con el objetivo de inmersión en la esencia de cedro». No comentaré mucho los detalles de la preparación de las muestras, pero las trataba primero con alcohol al 3% y luego añadía una disolución concentrada de sublimado («el cloral, clorhidratado de cocaína, cloroformo u otros anestésicos»), que lavaba con agua destilada «á fin de quitar el exceso de sublimado y del cloruro de sodio del agua del mar, pues de otro modo velarían la preparación microscópica con sus cristalizaciones».

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La ría de Arousa, con la Illa de Arousa en el centro, vista desde el mirador del Monte Lobeira. Autor: F. Rodríguez

Respecto a la zona de los muestreos, es una oda a «la celebrada ría de Arosa […] la exuberancia paradisíaca de su campiña, rayana en los más hermosos vergeles del litoral mediterráneo; el hipnotismo, la fascinación misteriosa con que subyuga el ánimo, evocando los recuerdos de aquella poesía helénica y romana». Y continúa luego «No tiene, es cierto, nuestro Lobeira, Castro Lupario, también cónico y de vertientes escarpadas y graníticas, la notable altura de 1.250 metros del Vesubio, que aquí no pasa de 300, ni el negro y fragoroso abismo de su cráter […] pero no por eso es menos digno de ser visitado por los veraneantes de estas playas…».

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Cambados. Autor: F. Rodríguez

No tienen tampoco desperdicio las descripciones de los muestreos y las embarcaciones. Primero una pequeña batea, gamela (embarcación a remo de pequeño calado para trasladar personas a cortas distancias). Luego «un endeble y ligero esquife de remo y vela, triste despojo del trasatlántico francés Dom Pedro, naufragado […] con numerosas víctimas, en los peligrosos bajos de Corrubedo». 

También se atrevió a una aventura en Cambados «En su ruinoso muelle, montón de escombros, fletamos una pequeña batea, medio anegada de agua, y, con nuestros bártulos de la pesca misteriosa, nos dirigimos al sitio de más calado de la rada…». 

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Embarcación tradicional (dorna) en el puerto de Sto. Tomé (Cambados). Autor: F. Rodríguez

Casi se fueron a pique, pero eso sí, con dignidad hasta el final: «Estábamos a punto de naufragar, pues la gamela, tan impermeable al agua como una cesta, se había inundado de tal modo, que […] si bien el muchacho que nos acompañaba utilizó la palangana de nuestros artefactos para achicar el agua, no conseguía estancarla. En este crítico momento pasó rozando un galeón […] A él trasbordamos, logrando recoger con su rizón […] un poco de fango grisáceo…»

El último muestreo fue a lo grande: «realizamos esta agradable y última excursión marítima, fecunda para la ciencia por las especies y variedades nuevas registradas, á bordo del vapor Pasaje, buque de unas 50 toneladas y 9 millas de marcha que combinado con el ferrocarril hace dos viajes cuotidianos […] entre el puerto de Villagarcía y el de la Puebla del Caramiñal». En aquella expedición pasaron «á barlovento del apuesto y bien cuidado cañonero español Vasco Núñez de Balboa». Como dato curioso, años después aquel cañonero de la guerra de Cuba (junto al Hernán Cortés) realizó los primeros muestreos del IEO (Lo contábamos aquí).

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Torre de San Sadorniño (Cambados). Faro o atalaya (de origen fenicio o romano) que anunciaba la llegada de naves normandas. Las más famosas están en Catoira, que celebra una romería vikinga cada verano.

Carús hizo 8 muestreos entre 1899 y 1901: Vilagarcía, Vilaxoán, Rianxo, Carril, etc. En uno de ellos (Illa de Arousa, noviembre 1900) atravesaron «por entre la doble línea de buques de la imponente y soberbia escuadra; la más moderna; la mejor que cuenta la Gran Bretaña, por ser la que garantiza la defensa de sus extensas costas; la escuadra del Canal». 

Todavía hoy a los de Vilagarcía se les sigue conociendo como los ingleses, y todo por aquellas visitas de la Royal Navy a la ría de Arousa entre 1874 y 1936.

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Pescando en la Ría de Arousa. Autor: F. Rodríguez

También cita Carús que muchos pueblos en la ría dependían de la industria de la pesca, en especial de la sardina, con fábricas de salazón y conservas.

Menciona las embarcaciones típicas en los puertos de Arousa (dornas, gamelas, lanchas pincheiras del jeito (para la sardina), galeones,…), los productos que transportaban los vapores mercantes (huevos de gallina que se exportaban a Sevilla y Cádiz, tablones de pino al Mediterráneo para cajas de naranjas y pasas), e incluso comenta algún dicho popular:«…las escarpadas, plomizas y áridas cumbres de la cordillera del Barbanza, cuyo pico a Curota, cuando está cubierto por las nubes bajas, es según las predicciones, falibles, de los prácticos de estas riberas, indicio seguro de mal tiempo».

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Pleurosigma sp. a 60X y 10X. Autor: F. Rodríguez

En sus descripciones del fitoplancton dominan las diatomeas. A ellas dedicó 6 láminas en unas ilustraciones que permiten reconocer muchos de los 37 géneros que cita en la tabla final: Navicula, Melosira, Pleurosigma, Amphiprora, Licmophora, etc.

De los dinoflagelados muestra apenas una docena de ilustraciones y dos géneros (Ceratium y Peridinium) aunque en el texto cita a las Noctilucas (que no se clasificaban como dinoflagelados).

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Autor: J. Thomas.

Pero tal y como me comentaba mi colega Yolanda Pazos (fiel seguidora del blog que me descubrió y envió el trabajo de Carús, gracias Yolanda !!), en la lámina 9ª hay un par de figuras sospechosas de ser Dinophysis, identificadas por Carús como foraminíferos.

De sus conclusiones escogí lo siguiente: «se ve de gráfica manera lo que es axiomático: que la Naturaleza se muestra variadísima y antojadiza en las misteriosas manifestaciones del mundo invisible […] y que es preciso investigar mucho é in situ para comprender esta parte en estremo [sic] interesante de las ciencias naturales.»

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Autor: F. Rodríguez

Totalmente de acuerdo Sr. Carús: usted empezó y más de un siglo después aquí seguimos, estudiando y admirando los microorganismos que tanto le emocionaron como jamás podría soñar.

Referencias:

-Carús Falcón, R. Los misterios de la Naturaleza. Investigaciones sobre el micro-plakton de la Ría de Arosa, La Coruña: Imp. Vda. de Ferrer e Hijo (1903).
-Gómez F. Historia de las investigaciones sobre dinoflagelados marinos en España. LLULL 29:307-329 (2008).

 

 

 

 

Crecen sus cuernos al sol y no es un caracol

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F. Dujardin (1801-60), retratado por su hija Louise en 1847. Fuente: Wikimedia Commons

Félix Dujardin no debía tener mucho tiempo libre.
Médico, naturalista, geólogo y zoólogo, publicó en 1841 «Histoire naturelle des zoophytes. Infusoires, comprenant la physiologie et la classification de ces animaux, et la manière de les étudier à l’aide du microscope». Lo de infusorio parece un insulto, pero en aquella época se refería a los pequeños animales, a menudo microscópicos, que viven en líquidos y se desarrollan en infusiones vegetales. Es decir: un batiburrillo de algas y animales que el propio Linneo denominó inicialmente «caos».

Dujardin confesaba cierto desánimo por dedicarse a una ciencia entre tinieblas. Soñaba con avances técnicos que revelarían un mundo nuevo y temía que éstos barrerían las briznas de conocimiento que arañaban con microscopios rudimentarios. Se lamentaba también de la poca seriedad de algunos colegas que completaban con su imaginación lo que no podían ver.

Mirando al pasado describía 3 etapas en el estudio de los infusorios:

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Imagen de diatomeas obtenida con una lente de Leeuwenhoek en el Museo de la Universidad de Utrecht. Las manchas oscuras las producen burbujas de aire en la lente. Fuente: Fig. 5 en «The microscope in the Dutch Republic: The shaping of discovery», por Ruestow EG.

1ª Etapa: el holandés Anton van Leeuwenhoek, quien entre los s.XVII-XVIII fabricó sus propios microscopios simples. Con ellos observaba infusorios en aguas estancadas, infusiones de pimienta, excrementos e incluso en el sarro dental !!!

No se sabe muy bien cómo construía el holandés sus lentes, y sus instrumentos producían imágenes tan aberrantes e inestables que sólo él los sabía manejar. A su muerte donó 26 microscopios a la Royal Society de Londres que nadie fue capaz de utilizar…

A mediados del s.XVIII llega la 2ª etapa: intentar dar nombres científicos a los «animales microscópicos». El sistema de Linneo para clasificar especies no era sencillo de aplicar a los infusorios. Éstos carecían a menudo de órganos y detalles reconocibles, aunque el mayor problema seguían siendo las imágenes aberrantes que algunos naturalistas adornaban con su intuición. Personajes de renombre como Cuvier, Lamarck o el propio Linneo apenas se ocuparon de pasada de los infusorios…

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C.G. Ehrenberg (1795-1876) pintado por E. Radke. Fuente: Wikipedia.

3ª etapa: los trabajos de Christian G. Ehrenberg y el esfuerzo por clasificar y estudiar al mismo tiempo la organización celular de los microorganismos. Gracias a su inmensa capacidad de trabajo y producción científica, Ehrenberg describió miles de especies, tanto vivas como fósiles. A ello contribuyó también el desarrollo de microscopios más precisos, denominados «acromáticos» por cuanto permitían corregir las aberraciones cromáticas y esféricas de la imagen.

Sin embargo Dujardin, coetáneo del maestro alemán, disparó sus mayores andanadas contra él en su obra de 1841. Primero declara su admiración por Ehrenberg y luego le acusa abiertamente de tomarse licencias creativas a la hora de nombrar y describir nuevos microorganismos.

Según Dujardin, él y otros científicos se toparon con la imposibilidad de confirmar observaciones de Ehrenberg, comprobando luego que no se debía a su torpeza visual o a que aquel tuviera un microscopio fenomenal. Concluía que el alemán se apoyaba en hipótesis erróneas que irían cayendo por su propio peso y con ellas el sistema de clasificación que diseñó…

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Lámina 5 de Dujardin (1841). El nº20 es Ceratium hirundinella (a y b) y el 21 Ceratium tripos.

Mucho han cambiado las cosas desde Ehrenberg y Dujardin.

Y como ejemplo de esos cambios hablaré del género de dinoflagelados más antiguo: Ceratium, creado en 1793 por Franz von Paula Schrank, un naturalista alemán (sacerdote para más señas). La especie tipo es un organismo de agua dulce, Ceratium tetraceros designada luego como C. hirundinella por Dujardin.

En 1841 la definición del género Ceratium era: «cuerpo irregular, cóncavo en una parte de su superficie y prolongado por cuernos, con una sola ranura ocupada por cilios y un largo filamento flageliforme» [trad. de Dujardin].

Ceratium hirundinella. Autor: Wim van Egmond. Fuente: Nikon Microscopy U

Ceratium hirundinella. Autor: Wim van Egmond. Fuente: Nikon Microscopy U

 

 

 

 

Sobre la especie tipo, C. hirundinella, el epíteto se debía a que su silueta y movimiento recordaba «a las golondrinas (=hirondelles en francés) volando rasantes sobre el agua, o a barcos a vela vistos a lo lejos».

Tripos candelabrus (=Ceratium candelabrum). Aislado en la ría de Vigo. Autor: F. Rodríguez

 

 

Los glóbulos dorados en el interior de la célula fueron considerados «huevos u ovarios» por Ehrenberg, quien descubrió que la coraza de la célula no era silícea porque la combustión de la misma no dejaba rastros. Ceratium es un género con especies bioluminiscentes y fue precisamente Ehrenberg el primero en describir a varias de ellas, como C. candelabrum. La localidad tipo de esta especie es Trieste, y en su descripción se cita que se encontró «In mari scintillante Septembre ad Tergestum«.

En estos vídeos pueden ver (a) el movimiento de los flagelos en las células de la pareja de la imagen, y (b) el avance de una cadena de 4 células.

A mediados del s.XIX se les incluía en el reino animal. Los botánicos de la época buscaban parecidos con órganos conocidos y estas asociaciones tan directas ponían muy nervioso a nuestro amigo Dujardin. Menciona, por ejemplo, que Ehrenberg relacionó una mancha intracelular en Ceratium tripos con un «testículo». Tampoco olvidó recordar a sus lectores que el filamento flageliforme (flagelo longitudinal) fue tomado por una «trompa» por Ehrenberg.

Dujardin también explicaba que los dinoflagelados («peridíneas») tenían en común una cabeza rígida no contráctil, y una ranura generalmente horizontal con un cilio vibrátil. No les veía boca ni ingerir presas.

Con el paso de los años se describieron nuevas especies de Ceratium, principalmente marinas y algunas dulce-acuícolas, y en el s.XXI (Gómez y col. 2010), basándose en morfología y genética plantearon la separación de dos géneros: Ceratium (de agua dulce, con 6 placas cingulares) y Neoceratium (marino, con 5 placas cingulares).

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Tripos furca (antes Neoceratium furca, Ceratium furca…). Autor: F. Rodriguez

Sin embargo, apenas publicado apareció un comentario en la misma revista (Calado & Huisman, 2010), rebatiendo su propuesta y explicando que acorde con el ICBN (International Code of Botanical Nomenclature, hoy ICN), tenían preferencia nombres anteriores (Tripos por ser más antiguo).

Básicamente por esta razón: 4 especies de Neoceratium habían sido especies tipo de géneros anteriores. Por ejemplo, N. furca, tenía el mismo basónimo (nombre científico con el que fue originalmente nombrada) que Biceratium furca (Ehrenberg) Vanhöffen: Peridinium furca (Ehrenberg).

En 2013, F. Gómez publicó la reinstauración del género Tripos para las especies marinas de Ceratium, retirando así a Neoceratium. Hoy en día Ceratium tripos (basónimo Cercaria tripos) es Tripos muelleri, la especie tipo del nuevo género. La taxonomía es así: hoy te llamas Pepe, mañana Manuel, y pasado mañana Manuela (basónimo: Pepe).

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Tripos muelleri (=Ceratium tripos), con Dinophysis acuminata. Autor: F. Rodríguez

Los dinoflagelados del género Tripos tienen distribución global y son comunes en las muestras de agua. Gracias a su gran tamaño y riqueza de especies son fáciles de observar y existen numerosos registros de su presencia y abundancia.

Diversos estudios sugieren la asociación de ciertas especies con masas de agua (Tripos brevis con aguas ecuatoriales superficiales) o con regiones oceánicas y condiciones específicas de temperatura. Por ello han sido propuestos como indicadores ecológicos del calentamiento en el océano (Tuning-Ley & Lemée, 2013).

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Varios ejemplares del género Tripos. Imágenes obtenidas en el Pacífico, durante la campaña 6 de Malaspina (entre Honolulu y Panamá). Autor: F. Rodríguez

 

Los cambios en la distribución y composición de especies del género Tripos podrían ser una señal de los efectos del cambio climático, tal como sugieren la serie temporal del Continuous Plankton Recorder en el Mar del Norte, o los registros históricos en el Noroeste del Mediterráneo.

Pero además hay que considerar que dentro de una misma especie la variabilidad del aspecto puede ser notable, y depende tanto de la temperatura como de otros factores. Verán…

Les presentaré dos ejemplos que ilustran la importancia de conocer la variabilidad morfológica de cada especie, y su sensibilidad frente a factores ambientales, para interpretar patrones de distribución en la naturaleza.

Tripos balechii, descrito en el Pacífico tropical mexicano (Meave del Castillo y col. 2003), posee 2 formas (f. balechii y f. longum) cuya presencia se correlaciona con rangos de temperatura y salinidad concretos: la forma «longum»  predomina a +26ºC y menos de 32 de salinidad.

Y aún más espectacular es el ejemplo de Tripos ranipes: posee distintas formas con ramificaciones más o menos exageradas. Su detección en muestras naturales sugería la existencia de variedades o incluso un complejo de especies adaptadas a distintas temperaturas. Sin embargo Pizay y col. (2009) descubrieron la explicación por casualidad: cultivando T. ranipes en el laboratorio observaron que sus «pies» o «manos» crecían y se retraían al ritmo del día y la noche.

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A la izquierda el aspecto típico de T. ranipes en oscuridad, y los demás son ejemplares durante el ciclo de luz. Fuente: Fig. 2 de Tuning-Ley & Lemée (2013).

 

Apenas 2-3 hrs. en oscuridad son suficientes para que las células retraigan «sus manitas», que vuelven a crecer tras otras 2-3 hrs. de luz. Las ramificaciones poseen fluorescencia así que contienen cloroplastos y pigmentos en su interior. Este fenómeno tan curioso podría deberse a adaptaciones en el contenido de pigmentos frente a la luz, o al control de la flotabilidad y migración vertical. Y es que las células sin «manitas» nadan mucho mejor !!!

Referencias:

-Calado AJ y Huisman JM. Commentary: Gómez, F., Moreira, D., and López-García, P. (2010). Neoceratium gen. nov., a New Genus for All Marine Species Currently Assigned to Ceratium (Dinophyceae). Protist 161:517-19 (2010).
-Dujardin F. Histoire naturelle des zoophytes. Infusoires, comprenant la physiologie et la classification de ces animaux, et la manière de les étudier à l’aide du microscope. París, 677 pp. (1841).
-Gómez F y col. Neoceratium gen. nov., a New Genus for All Marine Species Currently Assigned to Ceratium (Dinophyceae). Protist 161:35-54 (2010).
-Gómez F. Reinstatement of the dinoflagellate genus Tripos to replace Neoceratium, marine species of Ceratium (Dinophyceae, Alveolata). Cicimar-Oceánides 28:1-22 (2013).
-Meave del Castillo ME y col. Ceratium balechii sp. nov. (Dinophyceae: Gonyaulacales) from the Mexican Pacific. Hidrobiológica 13:75-91 (2003).
-Pizay M-D y col. Night and Day Morphologies in a Planktonic Dinoflagellate. Protist 160:565-75 (2009).
-Tuning-Ley A y Lemée R. The Genus Neoceratium (Planktonic Dinoflagellates) as a Potential Indicator of Ocean Warming. Microorganisms 1: 58-70 (2013).

El anzuelo de Polykrikos

Las microalgas son organismos unicelulares que, aunque suelen aparecer como células individuales, pueden formar cadenas o agruparse en colonias (p.ej. Phaeocystis). Sin embargo, la evolución depara sorpresas como la del protagonista de hoy.

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Pseudocolonia de Polykrikos kofoidii con 4 zooides y 2 núcleos. Aislado en la ría de Vigo (10 septiembre 2015). Autor: F. Rodríguez

Polykrikos es un fascinante género de dinoflagelados. En él dominan las especies heterótrofas: los individuos son transparentes y el color pertenece a vacuolas digestivas con presas «a medio digerir».

La especie tipo del género es P. schwartzii. Aunque es difícil distinguirla de P. kofoidii, en la imagen izquierda (y sobre todo en este vídeo) me parece vislumbrar estrías verticales del zooide posterior (en el extremo inferior de la imagen), típicas en P. kofoidii.

Sin embargo, hay especies mixótrofas como P. tanit (Reñé y col. 2014) y P. lebourae. Ésta última es bentónica y Kim y col (2015) demostraron que es mixótrofa obligada: albergan cloroplastos propios pero necesitan ingerir presas periódicamente. Ensayaron con bastante éxito un menú variado: desde pequeñas criptofíceas a otros dinoflagelados.

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Polykrikos lebourae después de ingerir al dinoflagelado Thecadinium kofoidii. Fuente: figura 1H de Kim y col (2015).

Pero lo que hace especiales a los dinoflagelados «polykrikoides« es su naturaleza pseudocolonial. Parecen células segmentadas (como una oruga), pero en realidad son varios individuos (zooides) que forman una pseudocolonia. En Polykrikos kofoidii constan de 4 zooides y 2 núcleos; en P. lebourae son 8 zooides y 4 núcleos.

Un dinoflagelado típico posee 2 flagelos y un cíngulo que divide a la célula en 2 mitades. Polykrikos posee múltiples cíngulos (uno por zooide), y un par de flagelos insertados en cada uno de ellos. Podemos contar los zooides gracias a los cíngulos (señalados por las muescas laterales de las pseudocolonias).

Si los dinoflagelados «normales» ya tienen ciclos de vida complejos, Polykrikos resulta especial. De hecho no fue hasta 2013 cuando Tillman y Hoppenrath lo describieron en un minucioso trabajo sobre cultivos de P. kofoidii. 

Por poner un ejemplo, antes de la reproducción vegetativa las pseudocolonias duplican su tamaño y nos encontramos con «autobuses» de 8 zooides y 4 núcleos. Al dividirse dan lugar a 2 pseudocolonias idénticas a la primera imagen de hoy (o como la de este vídeo).

Pero además, las pseudocolonias de 8 zooides pueden dividirse también en 4 subunidades (con 2 zooides y 1 núcleo). Los «mini-Polykrikos» son los gametos de la fase sexual, y parecen existir más de 2 tipos sexuales.

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Polykrikos kofoidii. Pseudocolonia con 8 zooides y 4 núcleos (ría de Vigo, 10 sept. 2015). Autor: F. Rodríguez. Los núcleos se ven mejor en vídeo.

En la imagen inferior se observan los 4 núcleos. En esta ocasión podría ser (quizás?) una pseudocolonia de P. schwartzii, con 8 zooides vivitos y coleando en este vídeo.

P. schwartzii? (ría de Vigo, 10 sept. 2015). Autor: F. Rodríguez.

Gymnodinium catenatum es un dinoflagelado formador de cadenas, cercano genéticamente a Polykrikos. Por ello es lógica la teoría de que este género desarrolló su naturaleza pseudocolonial a partir de una capacidad ancestral de formar cadenas (Hoppenrath & Leander, 2007).

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Adaptado de Hoppenrath & Leander (2007). Las pseudocolonias vegetativas de P. schwartzii tienen 8 zooides, así que durante la reproducción vegetativa llegan a tener 16 zooides y 8 núcleos !!

En las imágenes de Polykrikos pueden ver unas estructuras con forma de balas dentro de la célula. Son los nematocistos que actúan como anzuelos en la captura de presas. Polykrikos los utiliza en el extremo de un filamento que lanza como un sedal para pescar a sus presas. Cuando localiza una presa primero nada a su alrededor y luego le echa el anzuelo, así:

— «La pesca del dinoflagelado» —

Polykrikos kofoidii «pescando» al dinoflagelado Gymnodinium catenatum. El proceso entero dura apenas 1 minuto. Fuente: figura 12, Matsuoka y col (2000).

El filamento puede llegar a romperse. Si la presa tira mucho puede llevarse el nematocisto de recuerdo. Polykrikos ingiere distintos dinoflagelados pero no todos sostienen su crecimiento. Su «primo» G. catenatum parece uno de los más adecuados (o al menos inofensivo). También puede alimentarse de Alexandrium pero éstos son como las setas: algunas cepas se pueden comer pero otras resultan «venenosas» y causan lisis celular. Y si el alimento escasea intentan pescarse entre ellos, pero Matsuoka comenta que las pseudocolonias se repelen entre si.

En nuestro laboratorio ensayamos un menú «gourmet» con dinoflagelados tóxicos de las rías gallegas: Alexandrium minutum y Dinophysis (D. acuminata y D. acuta). Pero el cliente no quedó satisfecho, los ignoraron y un día después no quedó ni rastro de los Polykrikos. La próxima vez se lo pondremos más fácil y espero que ustedes lo vean…!!

 

Referencias:

-Hoppenrath, M. & Leander, B. S. Character evolution in polykrikoid dinoflagellates. J. Phycol. 43:366–77 (2007).
-Kim S. y col. Obligate mixotrophy of the pigmented dinoflagellate Polykrikos lebourae (Dinophyceae, Dinoflagellata). Algae 30:35-47 (2015).
-Matsuoka, K. y col. Observation of the feeding behaviour and growth rates of the heterotrophic dinoflagellate Polykrikos kofoidii (Polykrikaceae, Dinophyceae). Phycologia 39:82–6 (2000).
-Reñé A. y col. Polykrikos tanit sp. nov., a new mixotrophic unarmoured pseudocolonial dinoflagellate from the NW Mediterranean Sea. Protist 165:81-92 (2014).
-Tillmann U. & Hoppenrath M. Life cycle of the pseudocolonial dinoflagellate Polykrikos kofoidii (Gymnodiniales, Dinoflagellata). J. Phycol. 49:298-317 (2013).

La insólita criatura del Sr. Hertwig

Las plantas se orientan hacia la luz (fototropismo) gracias a las auxinas, unas hormonas que gobiernan el desarrollo y la diferenciación celular. Las algas en cambio poseen fototactismo: la intensidad y dirección de la luz estimula su movimiento gracias a los flagelos (que las propulsan) y fotoreceptores como las manchas oculares, presentes en algas verdes como Chlamydomonas, y euglenofíceas.

Euglena con la mancha ocular. Su color anaranjado lo producen carotenoides como anteraxatina, neoxantina y b-caroteno. Autor: C. Krebs. Fuente: http://www.photomacrography.net/

Pocos dinoflagelados tienen manchas oculares, apenas un 5% de especies (básicamente de agua dulce como Peridinium westii o Woloszynskia coronata). Sin embargo, muchos exhiben fototaxis positiva (les atrae la luz, igual que a las moscas) y se cree que poseen otros fotoreceptores en su membrana plasmática. ¿Cuáles? pues no parece que se sepa demasiado al respecto…

Las manchas oculares pueden ser glóbulos pigmentados con carotenoides en el interior de cloroplastos, vesículas, glóbulos libres en el citoplasma celular, o incluso gránulos rodeados de 3 membranas lo cual indica que pudieron evolucionar a partir de cloroplastos. Están situadas en la zona sulcal, en la base de los flagelos a los que transmiten el estímulo que produce la luz (a través del hipotético fotoreceptor de la membrana plasmática o en la base del flagelo longitudinal).

Woloszynskia coronata. Su mancha ocular es un glóbulo libre en el citoplasma. Autor: JD Dodge & JM Lewis. Fuente: Natural History Museum

No se conoce si el flagelo está directamente conectado a la mancha ocular ni cómo se transmite la excitación desde los pigmentos, pero se asume que la luz absorbida por éstos sirve de energía para el movimiento. El espectro de luz que produce fototaxis es similar en todos los dinoflagelados y la actividad máxima se observa entre 440-500 nm (azul-verde).

Además de las manchas oculares algunos dinoflagelados poseen estructuras mucho más complejas: los oceloides. Sus componentes recuerdan a un ojo microscópico: córnea, anillos del iris, lente y un cuerpo retinal. Incluso se ha llegado a especular que comparten un mismo origen con los ojos de los animales pluricelulares.

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a) Warnowia, b) Erythopsidinium, c) Nematodinium. Fuente: figura 4 de Gavelis y col. (2015)

 

Los oceloides aparecen únicamente en dinoflagelados heterótrofos de la familia Warnowiceae, como Erythropsidinium, Warnowia y Nematodinium. La naturaleza de sus componentes era desconocida hasta que en un artículo reciente, Gavelis y col (2015), diseccionaron células de Nematodinium con la intención de desvelar el origen de sus partes utilizando marcadores moleculares y microscopía electrónica.

Hicieron la «autopsia» a cinco células para separar los oceloides y aislar sus componentes, lo cual no deja de sonar increíble. En su trabajo comentan que tras reventar las células, la parte pigmentada (cuerpo retinal, de color marrón) era fácil de localizar. Pero las partes transparentes (lente y córnea) se perdieron en la preparación.

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Nematodinium y los componentes de su oceloide. Fuente: fig. 1 Gavelis y col (2015)

Sólo pudieron secuenciar el ADN de la región pigmentada y descubrieron que se trata de un cloroplasto. También averiguaron que pertenece al tipo «habitual», el de dinoflagelados con peridinina. La microscopía electrónica (FIB-SEM) demostró que este cloroplasto modificado está fusionado a una red de plástidos, también pigmentados (lo que plantea dudas sobre si Erythropsis conserva actividad fotosintética, por pequeña que ésta sea).

En cuanto a la lente y la córnea, la microscopía electrónica (en este caso TEM) de una célula intacta reveló que la córnea es una capa de mitocondrias conectadas en red a mitocondrias «normales» en el citoplasma. Sobre la lente no pudieron precisar nada concreto. Así que probablemente los oceloides están relacionados con las manchas oculares pero son un caso especial en el que varios orgánulos se diferencian y elaboran una estructura compleja con una nueva función.

¿Y para qué sirven los oceloides? considerando que hablamos de seres (en teoría) heterótrofos y que hay indicios de que capturan a otros dinoflagelados, es lógico pensar que los emplean para localizar a sus presas, detectando la bioluminiscencia o incluso luz polarizada de los núcleos (debida a los cromosomas condensados) en dinoflagelados.

Sólo son teorías porque no sabemos casi nada sobre su biología: se trata de criaturas extremadamente raras que nadie ha conseguido cultivar. Y son tan complejas que la descripción original de Erythropsidinium fue descartada (y casi vilipendiada!), tras una disputa científica de ésas que tanto nos gustan en este blog.

Dos especies de Erythropsis (hoy Erythropsidinium): E. cornuta (izda) y E. scarlatina (dcha). Fuente: Kofoid y Swezy (1921).

Todo comenzó en las vacaciones de Pascua de 1884 cuando Richard Hertwig, zoólogo alemán de 34 años (discípulo de Haeckel para más señas), aisló en la costa de Sorrento (Italia) una célula alucinante con una especie de tentáculo y algo parecido a un ojo microscópico. Al observarla en el microscopio se le cayó el tentáculo pero Hertwig trató de describir lo que quedaba tiñéndola con ácido ósmico.

R. Hertwig (1850-1937). Fuente: Wikipedia

A pesar de analizar una célula mutilada su descripción fue acertada y conservadora: la bautizó como Erythropsis agilis aunque no la relacionó con un dinoflagelado. Pero cuando su compatriota Carl Vogt (un veterano profesor alemán de 67 años) leyó el trabajo no tardó en indignarse y escribir una réplica declarando que aquéllo era los restos de un ciliado tipo Vorticella merendándose el ojo de una medusa medio podrida que había tenido la desgracia de caer en el ácido ósmico de Hertwig. Tal cual…

Hertwig redactó una contrarréplica para defenderse, pero Vogt volvió a la carga con un nuevo trabajo: «Un error científico», en el que hablaba del daño que provocaba a la ciencia la descripción de organismos usando evidencias dudosas. «El hombre yerra mientras vive«, escribió Vogt (y cuánta razón tenía !! la frase le vino que ni pintada años más tarde).

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Carl Vogt (1817-1895)                          Fuente: Wikipedia

Hoy nadie incluye poesías en un trabajo científico pero en el s.XIX se ve que sí. Vogt quería borrar a Erythropsis del mapa y preparando el terreno deslizó cuatro versos aparentemente inocentes [Trad. del alemán]: «Lo que fijas con osmio/es fácil de llevar a casa/y cuando, sudando, uno consigue dibujar la criatura/por fin puede proclamar su hermosura«.

En paralelo a esos versos reprodujo las ilustraciones comparadas de un ciliado tipo Vorticella con Erythropsis (no el dibujo de Hertwig, sino otro un poquito modificado que convenía mejor a sus propósitos). Pero no quedó satisfecho. Vogt publicó un nuevo trabajo: «De los hermanos Hertwig» donde reproducía el ocelo de una medusa y su parecido poco menos que «condenatorio» con el oceloide de Erythropsis. Al no existir ningún ejemplar vivo para confirmar o refutar a Hertwig, se impuso el arrebato ciego (y la poesía) del viejo profesor.

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La medusa Lizzia blondina. A este género creía Vogt que pertenecía el ocelo descrito por Hertwig. Autor: P. Schuchert. Fuente: World Hydrozoa Database

De nada sirvió que meses después un ruso, Metchnikoff, publicase una nota donde afirmaba haber visto en 1874 un organismo como el de Hertwig en una muestra de Madeira (lo había publicado en ruso!!). Hubo que esperar a 1904, cuando Pavillard descubrió en el Mediterráneo un Erythropsis intacto, para recuperar el género e incluirlo entre los dinoflagelados. Lo que debió disfrutar Hertwig no está en los escritos!!, aunque Vogt no vivió para verlo…

En la década siguiente se encontraron más Erythropsis en el Mediterráneo y en 1921 Kofoid & Swezy publicaron una lista de 10 especies aunque posiblemente exageraron un pelín (hoy en día sólo hay 4 especies aceptadas según Algaebase). Finalmente Erythropsis pasó a ser Erythropsidinium porque ya existía un género de plantas con ese nombre (Silva, 1960). Ése fue el único «error» de Hertwig !!

 

Agradecimientos: A Javier Sánchez por enviarme la entrada de Fogonazos, un blog imprescindible de divulgación (por Antonio Martínez Ron), y a Anke Kremp por la traducción de los versos de Carl Vogt.

Referencias:

-Gavelis GS y col. Eye-like ocelloids are built from different endosymbiotically acquired components. Nature 523:204-207 (2015).
-Gómez F y col. The molecular phylogeny of the ocelloid-bearing dinoflagellates Erythropsidinium and Warnowia (Warnowiaceae, Dinophyceae). J. Eukaryot. Microbiol. 56:440-445 (2009).
-Kofoid CA & Swezy O. The free-living unarmored dinoflagellata. Memoirs of the Univ. of California. Univ. of California Press, Berkeley. 5.
-Silva PC. Remarks on algal nomenclature III. Taxon 9:18-25 (1960).
-Web: Fogonazos, «La compleja historia del ojo más simple» (02/07/15).

El polen del mar

Manchas de polen frente al IEO de Vigo. Autor: F. Rodríguez

El 8 de abril contemplamos unas manchas amarillas en el mar, a pocos metros de nuestro laboratorio en Vigo.

Así que hice algunas fotos mientras que Pilar Rial, técnico de nuestro departamento, se adelantaba por curiosidad a recoger muestras de agua.

Regalos así, caídos del cielo, no pueden faltar en este blog…!!

La mancha de polen ampliada y un grano de polen recogido en la misma zona,
visto a 400 aumentos. Autor: F. Rodríguez

En el microscopio confirmamos que se trataba de polen de pino. En las últimas semanas cualquier superficie exterior estaba salpicada de un pertinaz polvo amarillo, aunque en el mar no recordaba haber visto nunca manchas como estas.

En La Voz de Galicia publicaron hace unos días imágenes espectaculares de nubes de polen sobre los pinares. En Galicia los pinos son más abundantes en el sur (Orense y Pontevedra) y los niveles máximos de su polen se concentran entre marzo y abril. El polen de pino es poco alergénico, posee dos sacos aeríferos y los granos que observamos tenían unas dimensiones máximas de 90×50 micras (=milésimas de milímetro).

Si algún ciudadano desea conocer los niveles actuales y el tipo de polen en la provincia de Pontevedra lo lleva crudo. Los recortes en la Xunta de Galicia se llevaron por delante a la red gallega de aerobiología en 2011, cuyos análisis se realizaban en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Santiago de Compostela desde 1993 (La Voz de Galicia, 3-abril-2011).

Supongo que nuestras autoridades decidieron que no era prioritario mantener este servicio de alerta público, a pesar de que facilitaba datos útiles tanto a los especialistas sanitarios como a los afectados por alergias al polen, que somos cerca de 8 millones en España…(en mi caso a las gramíneas).

Las redes de aerobiología (ó palinología) funcionan de manera muy desigual en nuestro país: hay comunidades autónomas con datos muy completos como Madrid y Cataluña. También existen webs muy bonitas –pero sin información de niveles de polen– como la de Castilla-La Mancha. Las series temporales de niveles de polen se pueden consultar en la web polenes.com del Comité de Aerobiología de la SEAIC (Sociedad Española de Alergología e Inmunología Clínica) ó en la Red de Aerobiología de España (REA). En la web de la SEAIC se muestra un mapa de España con enlaces a cada provincia, aunque no siempre existen datos ó la serie se interrumpió años atrás…

Pronóstico del polen para la primavera de 2015. Autor: SEAIC.
Fuente: El tiempo.com

En resumen: hay que bucear por fuentes y webs diversas para encontrar los datos que te interesan, y en ningún caso existen resultados actualizados para todas las provincias (ni mucho menos).

La SEAIC, junto a la farmacéutica Almirall, desarrolló una aplicación para móviles llamada Alergo Alarm, pero ya no está operativa y fue sustituida por otras como Polen Control (Almirall) y Alerta Polen (AstraZéneca), que también utilizan los datos recogidos por la red SEAIC.

Fuente: VShare market

Instalé Polen Control en mi móvil, pero tal y como esperaba no me sirvió de nada porque no hay datos públicos de polen para la provincia de Pontevedra, ni para el resto de Galicia.

Me dirigí por último a la web de la SGAIC (Sociedad Gallega de alergología e imunología clínica), para confirmar que el enlace a los niveles de polen conduce a una web inexistente.

«Vivamos como galegos» dice la publicidad y yo les invito a vivir de otra manera (no sé si mejor) y visitar las redes de aerobiología de Portugal y Francia, dos vecinos que nos dan sopas con onda en cuanto al seguimiento del polen.
La de Francia es espectacular, con datos de la composición y niveles de polen en casi todos los departamentos (equivalen a nuestras provincias).

La lluvia limpia de polen el aire, por eso está tan contenta.
Premio nacional de publicidad en 2014. Fuente: Gadisa



La palinología es la ciencia que estudia partículas diminutas como el polen y las esporas (pertenecientes a helechos, algas, musgos y hongos).
El polen y las esporas permiten trazar la aparición y evolución de las plantas terrestres. Los granos de polen más antiguos, hasta el momento, tienen unos 470 millones de años y se encontraron en Argentina (Rubinstein y col. 2010).

La conservación del polen en el registro fósil se debe a la esporopolenina, un biopolímero extremadamente inerte que forma parte de su cubierta exterior (exina) y del cual se desconocen su composición y estructura precisas. El motivo es que tanta estabilidad química dificulta enormemente su análisis.

Quiste del dinoflagelado Protoperidinium conicum.
Autora: Isabel Bravo.

En lo que respecta a las algas, las formas de resistencia ó quistes de los dinoflagelados poseen también una cubierta muy resistente.

Por analogía con el polen se creía que podían contener esporopolenina. Error: en realidad se trata de un biopolímero diferente, la dinosporina, más cercana a la celulosa aunque tampoco se ha llegado a caracterizar su estructura.

Acritarco (Visbysphaera) del Silúrico (Gotland, Alemania).
Autor: Munnecke y col. 2012. Fuente: FAU.

Los quistes actuales pueden germinar y así revelar a la especie que los produce.

Pero existen unos microfósiles llamados acritarcos, formados por una sustancia similar a la esporopolenina, que no se corresponden con ningún organismo actual.
Los acritarcos más antiguos tienen entre 1.600 y 1.900 millones de años. Siempre aparecen en rocas de origen marino y su tamaño suele estar entre 15-80 micras, lo cual apunta a organismos unicelulares, seguramente microalgas.

Sus formas son variadas y algunas de ellas han sido luego reconocidas como algas verdes, por ejemplo prasinofíceas (Tasmanites).

Los acritarcos tienen marcas con distintos tipos de aberturas (circulares, lineales, en dos mitades, etc), indicando que algo salió de ahí y una de las hipótesis más extendidas es que podrían ser quistes de dinoflagelados.

Sin embargo, esta teoría tiene un problema: los primeros quistes con todas las características de los dinoflagelados aparecieron en el Triásico (250-200 millones de años), coincidiendo con la desaparición de los misteriosos acritarcos en el registro fósil…

Autor: Xulio Valeiras.

Addendum
Mi colega Xulio Valeiras (IEO, Vigo) me envió esta imagen tomada en el Golfo de Vizcaya en 2007 durante una campaña de pesca (proyecto PELACUS, a bordo del Thalassa), con una enorme mancha de polen seguramente también de pinos. Y que quizás pudo provenir de los extensos pinares de las Landas francesas.

Referencias:
-Bravo I & Figueroa RI. Towards an ecological understanding of dinoflagellate cyst functions. Microorganisms 2:11-32 (2014).
-Rubinstein CV y col. Early Middle Ordovician evidence for land plants in Argentina (Eastern Gondwana). New Phytologist 188:365-369 (2010).
-Traverse A. Paleopalinology, 813 pp. (2007).
-Web: Miracle (London’s Global University).

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

La nariz del Concorde

El Concorde voló por última vez el 26 de noviembre de 2003. Ahora sólo podemos verlo en museos como el de Le Bourget (Francia), Seattle (EEUU), ó en el aeropuerto Charles de Gaulle donde conservan un prototipo al aire libre…y donde recuerdo haberlo visto en activo una única vez.

 

Aterrizaje del último vuelo del Concorde, en Bristol (UK).
Autor: Adrian Pingstone

El Concorde era la mejor publicidad de British Airways y AirFrance. Fiable y raudo como una bala: unía París con Nueva York en 3hrs y 1/2.

Pero también era un lujo asiático deficitario: un sueño de los 60′ que se dio de bruces con la crisis del petróleo en los 70′. Aún así, en su retirada tuvo más culpa el único accidente que sufrió en 27 años.
Sucedió el 25 de julio de 2000, al despegar de París rumbo a Nueva York.

El despegue en llamas del Concorde (25/7/2000)
Autor: Toshihiko Sato, AP.

Luego se supo que en la pista quedó una pieza de titanio de un DC-10 que impactó y reventó un neumático del Concorde. Con tan mala suerte que un trozo golpeó el depósito de combustible y éste se incendió antes de despegar.

Ya en el aire se fundió el ala izquierda y se desplomó sobre un hotel en Gonesse, sin que los pilotos pudieran aterrizar de emergencia en Le Bourget.
Perecieron 113 personas (incluyendo 4 del hotel) y no hubo supervivientes.

En 2012 una sentencia judicial absolvió a Continental Airlines (propietaria del DC-10) de responsabilidad criminal, pero le condenó a pagar el 70% de las indemnizaciones.

El Tupolev 144 en Le Bourget (1975). Autor: M. Gilliand.
Fuente: Wikimedia commons.

B.A.C. y Sud-Aviation construyeron 14 unidades del Concorde. Éste tuvo en sus inicios un competidor ruso: le apodaron «Concordski» por su parecido.

Y es que la historia de los aviones supersónicos y el espionaje entre ambos fabricantes daría para un guión de película !!

El Tupolev 144, como así se llamaba, tenía mayor tamaño y velocidad, pero sólo llevó pasajeros de 1975 a 1978 debido a deficiencias propias y 2 accidentes.

Aquí vemos las «orejitas» del Concordski.
Fuente: Skyscrapercity.com

La carrera por el avión supersónico precipitó al Concordski hacia el desastre. En su interior el ruido era ensordecedor y los pasajeros separados por 2 asientos no podían ni hablar entre sí !!

El vuelo inaugural con la prensa internacional fue una verbena de alarmas y fallos de sistemas a bordo, si hacemos caso a la Wikipedia…

El Concorde tenía un morro tan alargado que había que bajarlo en las maniobras de despegue y aterrizaje para que los pilotos pudieran ver la pista. Luego durante el vuelo ya le podían enderezar la nariz…!!

En este vídeo del museo de Le Bourget pueden ver esa bajada de «nariz»…

Y dirán ustedes: ¿a qué viene tanto rollo sobre el Concorde en un blog de algas?
Tengo dos buenas razones:
1) me fascina su historia y 2) su nariz
Fuente: Chang y col. (2004)

Ajaaaá !!! La célula que recuerda a la nariz del Concorde es Karenia concordia, un dinoflagelado tóxico.
En la descripción original de 2004, Chang y col. justificaron así la etimología de su nueva especie:
«Latin name concordia refers to dorsoventrally arching cells giving it the droop-nose look of the Concord aircraft». Trad.: «el nombre latino de concordia hace referencia al arqueamiento dorsoventral de las células que recuerda al morro inclinado del avión Concorde.»

K. concordia.
Fuente: Web NIWA

Aunque de supersónica solo tiene el nombre. Chang y col. dicen que se mueve despacito en comparación a otras especies de su género…!! 

K. concordia fue aislada y descrita tras un bloom tóxico en 2002, en la isla norte de Nueva Zelanda.

Se trata de una especie productora de neurotoxinas (brevetoxinas) y junto con otras especies del género Karenia ocasionaron en 2002 la muerte a decenas de miles de peces y 8500 orejas de mar de acuicultura. Al mismo tiempo ocurrieron mareas rojas de Noctilucas que no causaron daño alguno. Fueron una víctima más, ya que se encontraron muchas Noctilucas muertas en la misma zona donde proliferaban las Karenias, mientras que en aguas sin Karenias engordaban a base de diatomeas, etc…

Además se cree que fue K. concordia la que produjo en 1993 molestias respiratorias a 180 personas que inhalaron aerosol marino durante una proliferación en esta región.
Los blooms de K. concordia se han repetido entre 2009 y 2011, pero en 2009 el motivo no fue natural: una tubería vertió aguas residuales (= a exceso de nutrientes) al puerto de Wellington durante 3 meses.

Polyprion oxygeneios. Fuente: Zoochat

En 2010 K. concordia proliferó junto a otras especies dañinas como Heterosigma akashiwo, provocando mortandades masivas de chernas en jaulas (Polyprion oxygeneios), en el centro de acuicultura del NIWA (National Institute of Water and Atmospheric Research) en Wellington.

Y precisamente allí, en Wellington, tendrá lugar del 27 al 31 de octubre de este año la XVI Conferencia Internacional sobre Fitoplancton TóxicoSe trata de la cita más importante sobre este tema y tiene lugar cada 2 años. 

En este congreso científicas y científicos de todo el mundo presentarán las últimas novedades en todo lo que incumbe al estudio de microalgas tóxicas, incluyendo el descubrimiento de nuevas especies, como lo fue Karenia concordia en su momento…!!

Referencias:
Blog de Javier Ortega Figueiral.
-Historia de la Aviación. Parragon Books, 384 pp (2007).
-Chang FH & Ryan KG. Karenia concordia sp. nov. (Gymnodiniales, Dinophyceae), a new non-thecate dinoflagellate isolated from the New Zealand northeast coast during the 2002 harmful algal bloom events. J. Phycol. 43:552-562 (2004).
-Chang FH & Mullan AB. Extended blooms of Karenia concordia and other harmful algae from 2009 to 2011 in Wellington Harbour, New Zealand. Proceedings of XV ICHA Conference.

Un mar de espuma

Así pegaban las olas cerca del Parador de Baiona.
Autores de imágenes y vídeos: T. Hernández y A. Alvarez
El temporal que llegó a la costa gallega el pasado día de reyes produjo olas individuales con alturas de hasta 20 m cerca de Cabo Silleiro, Baiona (según fuentes de Puertos del Estado).
Las olas golpeaban tal y como podemos ver en el siguiente vídeo grabado frente al parador de Baiona…
Como efecto de esta tormenta vimos una enorme masa de espuma que arrastraron las olas a Baiona
y especialmente al puerto de A Guarda. En otras zonas del mundo (Australia por ejemplo) la «invasión» de espuma marina es un fenómeno más frecuente, pero en nuestros lares es algo realmente extraordinario !!

Antes de entrar a qué es y cómo se forma esta espuma marina vamos con más fotos y vídeos de la playa dos Frades (Baiona), grabados el pasado 6 de enero.

Aquellos que hayan tenido un acuario marino conocerán el «separador de albúmina». Su función es eliminar el exceso de materia orgánica fruto de la actividad biológica en el acuario (proteínas, lípidos, etc), y que llega a formar una capa grasienta ó incluso espuma en la superficie.

 

Separador de albumina.
Fuente: reefcorner.com

Dicha espuma se debe a que las moléculas de esos compuestos orgánicos tienen partes «hidrófilas» e «hidrófobas» (igual que el jabón). Con la agitación del acuario esas sustancias actúan como surfactantes y capturan aire en forma de burbujas, con la parte hidrófoba hacia el interior y la hidrófila en contacto con el agua. Y a mayor agitación más espuma.

Las burbujas son «micelas» con aire en el interior y un núcleo hidrofóbico,
mientras que la parte hidrofílica de los agentes surfactantes
(proteínas por ejemplo) queda hacia fuera, en contacto con el agua.

La demostración práctica es fácil:
si se agita una botella con agua apenas se formarán burbujas diminutas. Pero si añadimos un poco de clara de huevo (agua y proteínas) al agitar la mezcla se formará una capa de espuma en la superficie.

La composición de la espuma varía según el lugar y la actividad biológica de cada región (bacterias, microalgas, aportes continentales, etc). Por citar un ejemplo, en New Brunswick (Canadá), Bärlocher y col. (1988) citaban que el 25-90% de los compuestos orgánicos en la espuma eran fenoles, carbohidratos, aminoácidos y proteínas.

Espuma en el puerto de A Guarda. Fuente: Atlántico Diario.

En muchos casos la espuma procede de la descomposición ó exudados del fitoplancton, como Phaeocystis.

En nuestro caso, aunque estemos en una región con alta productividad, en esta época invernal no hay grandes proliferaciones de microalgas, pero sí la materia orgánica disuelta y en suspensión tanto de origen marino como la que llega desde los ríos.

La turbulencia que provocó la tormenta actuó como una gigantesca batidora mezclando el aire con el agua para formar las sorprendentes olas de espuma.

La espuma marina no se considera peligrosa ni tóxica para la salud, pero existe al menos un caso en el que sí se ha relacionado con graves daños a la fauna marina (Jessup y col. 2009).

De las 550 aves varadas y 207 muertas en 2007 en California,
la mayoría (245) eran fulmares boreales como éste (Fulmarus glacialis)
Fuente: planetofbirds.com

Sucedió en el invierno de 2007, en la bahía de Monterey (California) cuando aparecieron cientos de aves marinas varadas ó muertas en la costa, pringadas por una sustancia amarillo-verdosa. Aquellos pobres pájaros estaban empapados y sufrían de hipotermia…

Las aves arribaron a la costa en varias oleadas tras el desarrollo y circulación de una extensa marea roja del dinoflagelado Akashiwo sanguinea.

Akashiwo sanguinea. Autor: R. Kudela
Fuente: oceanservice.noaa.gov

Las aves se alimentaban en zonas costeras ó del centro de la bahía. Allí fue donde entraron en contacto con la proliferación de A. sanguinea y la espuma que se iba acumulando al decaer la proliferación y liberar las células compuestos orgánicos.

¿Por qué fue tan dañina aquella espuma de A. sanguinea?
Pues Jessup y col. encontraron que la espuma hacía perder la impermeabilidad al plumaje de las aves y éstas morían ó se debilitaban por hipotermia. El «pringue» amarillo-verdoso eran los restos proteicos de la espuma y células del dinoflagelado.

En la espuma encontraron grandes cantidades de MAAs (micosporinas, del inglés Mycosporine-like AminoAcidS) unas sustancias que actúan como poderosos surfactantes y que cumplen una función protectora de los rayos UV. Las producen muchas micro- y macroalgas, pero abundan especialmente en dinoflagelados, como es el caso de Akashiwo sanguinea.

Las plumas mojadas a la izquierda. La fila superior en contacto con agua
de mar recupera su aspecto normal, pero con la espuma (fila inferior)
las plumas pierden su impermeabilidad. Figura 5 (Jessup y col. 2009).

A la hipotermia se unió el estrés de las aves en época invernal por la escasez de alimento. Y algunos pájaros mostraban lesiones pulmonares graves, que se han relacionado con su exposición prolongada al aerosol de la proliferación de A. sanguinea.

La bahía de Monterey se considera un «incubador» de mareas rojas. Pero en el caso de las rías gallegas, a pesar de la proliferación de dinoflagelados del pasado otoño, ningún indicio permite sugerir que éstos tuvieran algo que ver con esta espuma.

Quizás un análisis de los MAAs tal como se hizo en California podría habernos aclarado algo más sobre su origen…

Referencias:

-Bärlocher F, Gordon J, Ireland RJ. Organic composition of seafoam and its digestion by Corophium volutator (Pallas). J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 115:179-186 (1988).
-Web NOAA (http://oceanservice.noaa.gov/facts/seafoam.html)
-Jessup DA y col. Mass stranding of marine birds caused by a surfactant-producing red tide.PlosOne 4(2):e4550 (2009).

La marea roja vista desde dentro

Título de la foto: «Un arrecife flotante»
Autor: Jorge Hernández Urcera
Premio ACUIFOTO 2013
categoría Acuicultura y medio ambiente
Fuente: web Fundación OESA

Esta semana ha sido y continúa siendo noticia la proliferación tóxica (mal llamada marea roja) que afecta de forma masiva a las rías gallegas. De 54 polígonos de bateas controlados por el INTECMAR  a día de hoy están cerrados 43 !!

Solo quedan 11 polígonos abiertos, 6 de ellos están en la ría de Vigo. La prohibición afecta no solo al mejillón en batea sino también a la mayoría de moluscos infaunales (los que viven enterrados: almejas, berberechos…) y epifaunales (p.ej. vieira).

Las culpables de este episodio tóxico son las toxinas diarreicas (ácido okadaico y sus derivados) producidas por dinoflagelados del género Dinophysis.

No se preocupen, las fotos y videos de lo que se mueve dentro de esta «marea roja» las veremos luego…!!

Dinoflagelado del género Protoperidinium
(ría de Pontevedra, 8 octubre 2013)

Los dinoflagelados son «veraneantes tardíos»…gustan de esta época a comienzos de otoño después de la temporada de afloramiento.

Las condiciones ambientales que han provocado la proliferación de Dinophysis las podemos «rastrear» en páginas web de acceso público, como la del Instituto Español de Oceanografía.

Fíjense en el aumento de la temperatura del agua en las rías baixas en tan solo una semana…

Esta gráfica se realiza semanalmente a partir de los datos del termosalinómetro del buque oceanográfico
JM Navaz (IEO) en su viaje de 2 días para el muestreo de seguimiento del fitoplancton tóxico
a cargo del INTECMAR (Vilaxoán, Xunta de Galicia).
Fuente: C.O. de Vigo (http://www.vi.ieo.es/general/principal.aspx?web=condiciones_salinas.aspx)

El desencadenante de estas proliferaciones tóxicas es la entrada de ése agua cálida al interior de las rías desde la plataforma ó zonas costeras cercanas (Portugal), al relajarse el afloramiento del verano.
El fenómeno fue descrito por primera vez por Fraga y col (1988) para explicar la proliferación de Gymnodinium catenatum en esta misma época.

Brevemente: el viento sur desplaza agua superficial oceánica (calentita y estratificada) hacia la costa, poblaciones de fitoplancton incluidas. Así que las rías se calientan y concentran las células que pueden seguir multiplicándose (ó no…) en un espacio limitado, rico en nutrientes (y presas microscópicas). La situación opuesta sucede en primavera-verano, con viento norte y afloramiento de aguas oceánicas profundas y frías. La alternancia entre afloramiento/hundimiento se representa mediante el «Indice de afloramiento«, con valores positivos = afloramiento y negativos = hundimiento.

 

Indice de afloramiento en las rías baixas, calculado mediante dos métodos distintos.
En azul son los datos a partir de la boya en Cabo Silleiro (viento real), y en rojo calculados
a partir de la presión atmosférica (datos FNMOC, EEUU) en el C.O. de Vigo.
Fuente: Observatorio Oceanográfico da Marxe Ibérica (RAIA)
http://www.indicedeafloramiento.ieo.es/afloramiento.html

 

Esta gráfica muestra el promedio de ese índice en las rías baixas para los 12 meses del año actual y en octubre vemos el cambio al hundimiento. En concreto sucedió en los primeros días de octubre y la consecuencia nos llega pocos días después con la proliferación de Dinophysis.

Los dinoflagelados son los reyes del mar en estas condiciones porque pueden nadar y mantenerse en la capa superior mientras que otras algas como las diatomeas necesitan del afloramiento para evitar su caída a zonas profundas. En esta época de otoño las proliferaciones tóxicas son un proceso natural, más o menos intenso según las condiciones ambientales. El verano y comienzo del otoño han sido especialmente cálidos

–Todo ayuda—



…En otoño de 2005 sucedió una intensa proliferación de Dinophysis acuta en las rías gallegas
(tal como ha sido el caso este año), una especie ligada a esta época de finales del verano-otoño.
Pues bien, Escalera y col (2010) demostraron que la acumulación de D. acuta en las rías se produjo debido al transporte pasivo de células (principalmente desde el sur, en la costa portuguesa), y no por la división activa de D. acuta en las rías…

Y ya sin más les presento a los protagonistas de esta proliferación tóxica

Las fotos y videos siguientes pertenecen a una muestra concentrada de la ría de Pontevedra (Bueu, estación P2), recogida por el B/O J.M. Navaz el pasado 8 de octubre.

Empezamos por los «buenos»…

Dinoflagelados del género Tripos (antes Ceratium): fotosintéticos y no tóxicos.
 
T. furca
T. tripos
Dos células de T. fusus en proceso de división
¿quieren ver cómo nadan? pues aquí tienen un vídeo de Tripos fusus y furca (antes Ceratium)

 

 Ahora vamos con Protoperidinium: heterótrofos y tampoco tóxicos.
 
P. divergens…ó parecido…

Protoperidinium no realiza fotosíntesis así que se alimenta de otros seres microscópicos. Por lo visto le encantan los Ceratium y en esta muestra «se pusieron las botas…». En este vídeo le vemos después de capturar a un Tripos fusus...y también cómo se «pelean» luego tres Protoperidinium por lo que podría ser un huevo de zooplancton…!!

Y por fin llegamos a las tóxicas: Dinophysis
Dinophysis acuta
Dinophysis acuminata (la pequeñita al lado de D. acuta)
Dinophysis caudata

 

La anécdota…Dinophysis tripos


Mesodinium rubrum

Y este es un Mesodinium, que saltaba «perdido» en la misma muestra. Es un pequeño ciliado fotosintético del cual se alimenta Dinophysis. Su única presa conocida por el momento. Las especies responsables de la toxicidad en esta proliferación son principalmente D. acuta y D. acuminata. Por poner un ejemplo, en esta muestra de la estación P2 INTECMAR daba las siguientes concentraciones integradas desde 0 a 20 metros: D. acuta 6000 céls/litro, D. acuminata 3320 céls/litro y D. caudata 160 céls/litro.

Llegamos al último vídeo, con D. acuta, D. acuminata y algún Ceratium invitado
El distinto color de Ceratium y Dinophysis se explica por el tipo de cloroplastos y pigmentos.
Ceratium es un dinoflagelado «típico» con cloroplastos dorados (con peridinina).
Dinophysis tiene cloroplastos «rojizos» procedentes de Mesodinium.
Con ambos «dinos» les dejo…
Y con el deseo de que las condiciones oceanográficas cambien rápidamente
y este episodio tóxico
desaparezca cuanto antes !!
 
Agradecimientos:
-A la tripulación del J.M. Navaz por recogernos esta muestra de la estación P2, y a Gonzalo y Suso del C.O. de Vigo por las aclaraciones sobre el índice de afloramiento.
Referencias:
-Escalera y col. Bloom dynamics of Dinophysis acuta in an upwelling system: in situ growth versus transport. Harmful Algae 9: 312-322 (2010).
-Fraga y col. Influence of upwelling relaxation on dinoflagellates and shellfish toxicity  in Ría de Vigo, Spain. Est. Coast. Shelf Sci. 27: 349-361 (1988).
 
 
 
 
 

 

La roja fue la primera

 

Bangiomorpha pubescens
http://evolution.berkeley.edu/

Y no hablo de fútbol, sino de sexo. Porque en los fósiles del alga roja Bangiomorpha pubescens (isla de Somerset en el Artico de Canadá) se halló la primera prueba de reproducción sexual en nuestro planeta.

Bangiomorpha es además el primer eucariota conocido: sus fósiles tienen 1.200 millones de años…tres veces menos que los estromatolitos de Shark Bay (3.500 millones de años).

En Bangiomorpha había diferenciación sexual masculina y femenina, tal como en sus descendientes actuales del género Bangia…y se trataba de un organismo multicelular.Un estudiante muy atento durante unas charlas en el colegio Serra-Vincios me preguntó: las algas (unicelulares) ¿tienen géneros?

Este Gyrodinium instriatum
no sabría decirte si es chico ó chica

Pues masculino y femenino, no, pero sí tienen reproducción sexual. Por raro que suene, se puede decir que algunas células se «sienten atraídas» y se unen para reproducirse sexualmente, después de una fusión celular. Esas células especiales son gametos.

Los gametos solo tienen una copia del material genético (haploides) y al fusionarse, igual que nuestros espermatozoides y óvulos, forman zigotos (diploides).

En la imagen inferior podemos comparar el tamaño de dos dinoflagelados (Dinophysis tripos y un quiste de Fragilidium) con el óvulo y espermatozoides humanos.

 

El óvulo mide 150 micras de diámetro y los espermatozoides solo 5.
Dinophysis tripos (izquierda) mide 110 micras de longitud.

Los gametos en las algas pueden ser distintos de las células «normales» vegetativas.

En algunos dinoflagelados, por ejemplo, los gametos son más pequeños…Y pueden ser iguales ó de distinto tamaño, como sucede en humanos. Aunque no haya «chicos y chicas», por eso de la atracción se suelen llamar células «positivas» y «negativas» (+/-).
Gymnodinium catenatum

Todavía se desconocen los ciclos de vida completos de numerosas especies, porque las plantas y por extensión las algas, son más complicadas que nosotros en este aspecto…!!

Si tenemos un cultivo originado a partir de una sola célula vegetativa, solo tendremos un tipo de gametos (+) ó (-). Hay especies que aún así pueden tener reproducción sexual (Alexandrium taylori), lo cual no deja de ser curioso…pero muchas otras especies necesitan gametos de signo opuesto (Lingulodinium polyedrum).
Todo esto es una simplificación, ya que en algunos dinoflagelados como Gymnodinium catenatum ó Noctiluca scintillans encontramos cultivos con una u otra estrategia. Aún hay más (como diría Super Ratón): la reproducción sexual en las algas puede incluir más de 2 tipos de gametos (p.ej. en G. catenatum y G. nolleri).
El ciclo de vida típico de un dinoflagelado.

La célula que resulta de la fusión de los gametos (2 y 3) suele ser un quiste de resistencia (4) en el caso de los dinoflagelados. Este quiste, como ya vimos en otra entrada, es inmóvil y cae al sedimento. Al despertar (5) inicia un nuevo ciclo de vida; una célula móvil (1) que luego se divide y da lugar a las células vegetativas normales. Éstas se dividen asexualmente, que es el modo por el cual crecen las poblaciones de fitoplancton. Así que la reproducción sexual es importante ya que puede marcar el inicio y final de las proliferaciones.En el siguiente vídeo podemos ver cómo «danzan» los supuestos gametos del dinoflagelado Fragilidium, más pequeños, alrededor de un quiste.

Colonia y célula individual de Volvox
http://www.botany.hawaii.edu/

Sobre el origen del sexo y los géneros masculino y femenino se han descubierto muchas pistas en las colonias del género Volvox: un organismo microscópico que pertenece al grupo de las algas verdes.

Volvox es muy especial porque marca la transición entre algas unicelulares y multicelulares: forma colonias con células diferenciadas pero también células individuales cuando germinan sus zigotos.

Volvox posee gametos masculinos y femeninos distintos, tal como sucede en humanos…
y su pariente más cercano entre las algas unicelulares es la clorofícea Chlamydomonas reinhardtii.

Nozaki y col. en 2006 descubrieron que los gametos masculinos en Volvox proceden de gametos del tipo negativo en Chlamydomonas, el tipo dominante en esta especie…
Pero es el único caso conocido y puede que sea la excepción !! 

Referencias:

-Butterfield NJ. Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes. Palaeobiology 26: 386-404 (2000).
-Figueroa R. The significance of sexuality and cyst formation in the life-cycles of four marine dinoflagellate species. Tesis doctoral, 154 pp (2005).
-Herron MD, Michod RE. Evolution of complexity in the Volvocine algae: transitions in individuality through Darwin’s eye. Evolution 62: 436-451 (2007).
-Nozaki H, et al. Males evolved from the dominant isogametic mating type. Current Biology 16,24: R1018 (2006).