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Fragilidium: el pez chico se come al grande…

Fragilidium visto a 100 aumentos. Autor: F. Rodríguez
Los dinoflagelados son microalgas que incluyen especies fotosintéticas y heterótrofas, pero entre las primeras (igual que las plantas carnívoras) algunas incluyen en su dieta a otros organismos.
Esta forma de vida «mixótrofa» se observa en distintos géneros de dinoflagelados, pero la que practica Fragilidium, alias el «pez chico» protagonista de hoy, es muy curiosa…!!
Para centrar el tema, vamos a contar primero que los dinoflagelados se pueden dividir en dos tipos de células: las que fabrican placas (normalmente de celulosa) a modo de armadura ó exo-esqueleto, llamadas «tecas», y las que están «desnudas» de esas placas… Fragilidium tiene tecas.
Fragilidium al microscopio óptico (400 aumentos), y con tinción calcoflúor
para observar sus tecas. Autor de la última imagen: Alf Skovgaard
disponible en http://www.alfskovgaard.dk
El número, distribución y la forma de esas tecas es distinto en cada género y sirven para diferenciar las especies de dinoflagelados. Las tecas se solapan entre si igual que ocurre en las tejas de una casa, limitando el tamaño de las células. Por ello los dinoflagelados no pueden alimentarse de presas demasiado grandes, excepto…
Fragilidium con las tecas separadas
…Fragilidium, porque éste a diferencia de otras especies, sí puede separar esas placas y alejarlas de la célula, convirtiéndose en una simple «bola» con unas tecas «satélite», tal como vemos en esta imagen.
En su ciclo de vida Fragilidium tiene también otras formas, bien como un quiste ovalado inmóvil o la célula «tecada» de la figura anterior, que se mueve gracias a sus flagelos sin llamar la atención ni asustar a nadie…hasta que se encuentra a una presa.
Las presas de Fragilidium son otros dinoflagelados, por ejemplo de los géneros Ceratium y Dinophysis…
¿Son más grandes? no hay problema, porque para eso está la «magia» de separar las placas.

A la izquierda: Ceratium tripos. A la derecha, 3 imágenes (Autor Alf Skovgaard; http://www.alfskovgaard.dk) en las que vemos la secuencia donde Fragilidium ingiere a Ceratium tripos, situándose primero sobre él, luego doblando su largo «cuerno», y finalmente sólo queda la célula de Fragilidium «hinchada», con las tecas separadas.

En las imágenes de la izquierda vemos ejemplos de un cultivo de Fragilidium al que añadimos Dinophysis tripos como presa (ejemplo en la imagen superior derecha).

El resultado: en (A) vemos un quiste ovalado típico de Fragilidium, y en (B, C) células de Fragilidium después de «zamparse» a Dinophysis.
En (C) es visible todavía Dinophysis a medio digerir, mientras que en (B) solo se adivinan sus restos por la prolongación en pico en la parte inferior de Fragilidium.

En el siguiente vídeo pueden ver el proceso (resumido en unos pocos segundos) de la captura e ingestión de una célula de Dinophysis caudata por Fragilidium duplocampanaeforme.

Así que el mundo de las microalgas es una peligrosa «selva» en miniatura en la que no siempre gana el más grande sino el que mejores armas tiene…!!

 

Referencias:

-Park MG, Kim M. Prey specificity and feeding of the thecate mixotrophic dinoflagellate Fragilidium duplocampanaeforme. J. Phycol. 46: 424-432 (2010).

Noctiluca y el mar de ardora

 

Imagen nocturna de Noctiluca scintillans.
Autor: Yannick Verheust (yannick_verheust@hotmail.com)
disponible en http://www.marinespecies.org/

Muchos organismos marinos, desde bacterias hasta peces como el rape, son bioluminiscentes. En lo que respecta al plancton, el brillo nocturno que produce en el mar recibe el nombre popular de «mar de ardora».

Suele tratarse de una luz azulada «fantasmal» de gran belleza, un regalo único de la naturaleza tal como se aprecia en la imagen que abre esta entrada…

…Y cuando hablamos de microalgas bioluminiscentes nos referimos exclusivamente a los dinoflagelados. Hasta 20 géneros de dinoflagelados son capaces de producir bioluminiscencia (Alexandrium, Ceratium, Protoperidinium, etc) pero una de las causas más habituales del «mar de ardora» suele ser la especie Noctiluca scintillans.

 

Comparación de la imagen al microscopio (10X) de Noctiluca scintillans
aislada en el puerto de Raxó (Ría de Pontevedra, 10 de julio 2009) y la ilustración de Meunier (1919)

Podemos imaginar la perplejidad de sus descubridores al observar esta gran burbuja flotante (hasta 1 mm. de diámetro) animada por una especie de tentáculo. Por ello no es de extrañar que en su primera descripción a comienzos del s.XIX Noctiluca fuese clasificada como un organismo gelatinoso similar a las medusas…!!

La pueden ver en vivo en el siguiente vídeo,
son células aisladas el 25 de agosto 2014 en la playa de Alcabre (Vigo)
 Noctiluca (etimológicamente «que brilla en la noche«) es un dinoflagelado atípico. Genéticamente aparece muy separado del resto de dinoflagelados en una rama primitiva del árbol evolutivo, aunque algunos estudios recientes parecen contradecir su carácter ancestral. Noctiluca es heterótrofa, pero también puede contener algas verdes endosimbiontes.
Marea roja de Noctiluca en cabo Silleiro, Baiona
(octubre 2009. Autora: Amelia Fdez. Villamarín)
Durante el día, la acumulación de células de Noctiluca puede colorear el mar. Se trata de una especie inofensiva causante ocasional de «mareas rojas». Pero no tiñe el agua de rojo «sangre» como Mesodinium, sino más bien de un tono anaranjado, tal como se observa en la imagen anterior.
Las manchas de Noctiluca dejan una apariencia ligeramente «aceitosa» sobre la superficie del mar.
Durante la noche, cualquier vibración ó movimiento brusco que así «perciban» las células desencadena una reacción química sobre las moléculas de luciferina que genera finalmente la bioluminiscencia.
…De ahí puede que venga el dicho marinero: «ardora no mar, borrasca a entrar…»…Curiosamente, la luciferina de los dinoflagelados es muy parecida a la clorofila, y ésta a su vez es una molécula que también emite luz, aunque en este caso sea fluorescencia roja. La bioluminiscencia cumple distintas funciones en el medio marino según el organismo en cuestión. En el caso de Noctiluca y otros dinoflagelados podría ser una de estrategia de defensa contra posibles depredadores del zooplancton. Sobre esta teoría, denominada «alarma contra ladrones«, les aconsejo ver un corto de animación de Divulgare, que incluí en la entrada «Cortometrajes marinos«.
Imagen superior: Dinophysis caudata ingerida por Noctiluca, se muestran dos ampliaciones y un ejemplo
del dinoflagelado libre a la izquierda. Imagen inferior: Noctiluca completamente deformada tras haber ingerido una cadena de diatomeas (Stephanopyxis). Autora: Laura Escalera Moura.

Noctiluca es voraz y «gusta» de todo, desde bacterias, huevos de invertebrados y peces, hasta fitoplancton como las diatomeas y otros dinoflagelados. Por esta razón se ha planteado también que aunque no produzca toxinas por sí misma, pueda ser en ocasiones un transmisor de sustancias tóxicas fabricadas por sus presas al resto del ecosistema marino.

Sin embargo, nada hay que temer si nos encontramos algún día con las «glotonas» Noctilucas y sus manchas en el mar, sino más bien tener paciencia y esperar a que llegue la noche para intentar conseguir una foto inolvidable…!!!

Referencias:

-Escalera L, Pazos Y, Moroño A, Reguera B. Noctiluca scintillans may act as a vector of toxigenic microalgae. Harmful Algae 6:317-320 (2007).
-Haddock SHD, Moline MA, Case JF. Bioluminiscence in the sea. Annual Review of Marine Science 2:443-493 (2010).
-Meunier A. Microplankton de la Mer Flamande: 4. Les Tintinnides etcœtera. Mémoires du Musée Royl d’Histoire Naturelle de Belgique, VIII(2). 59, 2 plates pp. (1919).
-O mar na cultura popular galega. Artículo publicado en Galipedia (http://gl.wikipedia.org/wiki/O_mar_na_cultura_popular_galega)

Dinophysis: la marea roja invisible

Dinophysis acuminata.

Autor: F. Rodríguez

Tal como decía en una entrada anterior, las algas tóxicas reciben el apelativo popular de «mareas rojas» aunque en muchas ocasiones no producen color en el mar. Este es el caso de Dinophysis, un dinoflagelado que causa toxicidad de tipo diarreico en humanos por ingestión de moluscos filtradores como mejillones y vieiras.

Dinophysis no alcanza abundancias elevadas en comparación a otras especies del fitoplancton, por eso nunca produce coloración en el agua. Pero la producción de toxinas diarreicas en Dinophysis es elevada y bastan pocas células (apenas 100-1000 células por litro) para ocasionar el cierre de la explotación del marisco en polígonos de bateas e incluso rías enteras.

Dinophysis tripos
El desarrollo de las poblaciones de Dinophysis tiene lugar entre los meses de primavera y otoño. La especie más habitual y responsable de episodios tóxicos en las rías gallegas es Dinophysis acuminata, aunque se han detectado episodios de toxicidad debidos a esta especie en la práctica totalidad de las costas europeas.

Otras especies comunes en las costas gallegas, aunque con poblaciones menos importantes son, entre otras, D. acuta y D. caudata. No obstante, en otoño de 2009 se produjo un evento inusual, la detección de abundancias importantes (4.200 céls/litro) de Dinophysis tripos en las rías baixas, una especie más común de mares tropicales y subtropicales y de la cual solamente se observan unos pocos ejemplares, y no todos los años…

Mesodinium

Así que intentamos establecer cultivos de D. tripos en el laboratorio para estudiar este organismo y determinar su toxicidad. Para ello, seguimos el sistema de Myung Gil Park y colaboradores en la Universidad de Chonnam (Corea del Sur), quienes consiguieron cultivar Dinophysis (acuminata) por primera vez en 2006. Estos investigadores desvelaron la presa que necesita Dinophysis para desarrollar su ciclo de vida: ni más ni menos que el protagonista de nuestra entrada anterior, el ciliado Mesodinium rubrum.

Dinophysis necesita los cloroplastos de las algas criptoficeas para poder mantener su actividad fotosintética, pero los adquiere a través del ciliado que a su vez se alimenta directamente de dichas criptoficeas. Dinophysis perfora la pared celular de Mesodinium mediante un pedúnculo a través del cual «aspira» el contenido de éste e incorpora sus cloroplastos.
Así pues, nosotros usamos el mismo sistema que Park y colaboradores:
suministrar Mesodinium a D. tripos para establecer cultivos de esta especie.
En el enlace http://www.youtube.com/watch?v=yGcPqi8VuFo podemos ver a D. tripos con su presa.
La fluorescencia que emiten ciertos pigmentos de las criptoficeas es de color anaranjado bajo el filtro apropiado de un microscopio de epifluorescencia, tal como se ve en la imagen de la derecha de una célula de Dinophysis tripos.
Las células de Dinophysis tienen aspecto variable y dentro de una misma especie se pueden observar distintos tamaños en función del estado fisiológico del cultivo. Las células pequeñas aparecen en momentos de estrés ambiental, aunque también se considera que cumplen la función de células sexuales o gametos durante el ciclo de vida.
En nuestro trabajo determinamos que a pesar de no haber causado toxicidad en las rías gallegas en 2009, los cultivos de Dinophysis tripos (y sus células muestreadas en el mar) sintetizan en efecto un tipo de toxina diarreica (pectenotoxina-2, PTX2).
La explicación a esta contradicción está en que dicha toxina puede ser rápidamente degradada en los moluscos a otros compuestos que no tienen efectos sobre los ratones en el ensayo de toxicidad.
Dinophysis tripos no ha vuelto a aparecer en las rías en los años 2010 y 2011. Su presencia en 2009 fue una situación excepcional, ya que sus poblaciones llegaron incluso a las costas de Noruega por primera vez.