Entradas

Virus y perlas japonesas

Desde el viernes 13 de marzo las autoridades españolas -y el sentido común- recomiendan que nos quedemos en casa, ya veremos hasta cuando, para ralentizar la expansión del coronavirus COVID-19. Mi gato está encantado

En este planeta globalizado ya no quedan fronteras. Y mucho menos en el mar, donde también hay virus.

Tantos que una vez escribí «el mar es una sopa de virus« y me quedé tan pancho!

Pues bien. Los virus marinos, al igual que los terrestres, pueden infectar huéspedes específicos para completar su «ciclo de vida». Y quien dice huéspedes dice microalgas.

Conchas de molusco Akoya (Pinctada fucata) con perlas hemiesféricas. Fuente: catawiki

Hoy hablaré de unos virus que infectan dinoflagelados tóxicos en bahías del Japón y de por qué son beneficiosos para los cultivos de perlas.

El comienzo de esta historia se remonta a finales del s.XIX.

Un entrepreneur japonés llamado Kokichi Mikimoto (1858-1954) patentó un método en 1896 para cultivar perlas fundando así la primera industria perlífera del Japón.

Eran perlas hemiesféricas (perlas «mabé», «blister»…medias perlas para entendernos!).

Mikimoto las cosechaba en la bahía de Ago (al suroeste del Japón), a partir de un cachito de madreperla introducido en moluscos Akoya -la ostra Pinctada fucata martensii-.

Dos décadas después modificó su patente para conseguir perlas esféricas, conocidas como Akoya o Japonesas.

Brazalete de perlas Akoya. Fuente: pearlsonly.ca

Con ellas triunfó y expandió su negocio de lujo a todo el mundo.

Estas perlas se forman alrededor de un núcleo sintético sobre el que se acumulan las capas de nácar durante 1 a 3 años.

Un siglo después, en la misma bahía donde el Sr. Mikimoto cultivaba sus perlas se descubrió una nueva especie de dinoflagelado:

Heterocapsa circularisquama

Su aparición fue por todo lo alto. La bahía de Ago sustenta una próspera industria perlífera (64 millones US$ anuales) y H. circularisquama produjo dos mareas rojas, en verano y otoño de 1992, que arrasaron los cultivos de ostras perlíferas y de otros bivalvos.

¿Y los peces qué? pues ni se enteraron

La descripción original de Heterocapsa circularisquama (Horiguchi 1995) no estudió las toxinas responsables de aquellos estragos en moluscos.

A) Ilustración original de Heterocapsa circularisquama (Horiguchi 1995). Mapa de la prefectura de Mie y la bahía de Ago, con las células de H. circularisquama en la marea roja de 1992. Fuente: Matsuyama y col. (1995).

25 años después el origen de la toxicidad de H. circularisquama sigue sin estar claro. Sólo existe un extraño candidato: un derivado de porfirina citotóxico en presencia de luz.

Las porfirinas forman parte de moléculas de pigmentos fotosintéticos como las clorofilas. Y absorben la luz de forma intensa.

Estas son las posibles estructuras del derivado de porfirina con actividad hemolítica en H. circularisquama. Fuente: Miyazaki y col. (2005).

En concreto, la molécula detectada en H. circularisquama podría ser un metil-ester pirofeofórbido a, y su toxicidad consiste en actividad hemolítica pero sólo si hay luz.

Curiosamente, H. circularisquama posee la mayor cantidad de genes asociados con producción de toxinas que se conoce en dinoflagelados (Salcedo y col. 2012). Y dado que las células expresan dichos genes –aunque no se hayan encontrado toxinas– se supone que están implicados en rutas metabólicas importantes.

Vamos con los virus. En 2001 se identificó al primer virus capaz de infectar dinoflagelados. Su nombre actual: HcDNAV. Un virus gigante icosaédrico (200 nm) o «girus«, con un genoma de ADN de doble cadena. Lo aislaron de un bloom de H. circularisquama en Japón.

Imágenes TEM de A) Sección de una célula sana de H. circularisquama. B) Infectada por HcDNAV (24 horas). E) Zoom sobre partículas virales intracelulares. Fuente: Tarutani y col. (2001).

HcDNAV infecta específicamente a dicho dinoflagelado y en condiciones de laboratorio arrasa literalmente con su huésped.

Su periodo de latencia es de 40-56 horas y tras replicarse en el citoplasma de su víctima la lisis final libera unas 2.000 partículas virales.

Sorprendentemente, el HcDNAV se replica mediante una enzima polimerasa cuya secuencia genética es muy parecida a la del virus responsable de la peste porcina africana.

La hipótesis es que el virus terrestre podría remontarse evolutivamente a otro de origen marino…

¿Puede el HcDNAV controlar o aniquilar las proliferaciones de H. circularisquama?

Se cree que sí, pero hay más virus cooperando con el HcDNAV para sacar tajada de dichos blooms.

Imágenes de ambos virus mediante TEM. A & B) HcDNAV. C & D) HcRNAV. Fuente: Tomaru y col. (2009)

En 2009 se identificó al HcRNAV, un virus mucho más pequeño que el HcDNAV (30 nm), poliédrico y con un genoma de ARN.

Su periodo de latencia es de 20-48 horas y llega a liberar 21.000 partículas virales por huésped lisado!

Ambos virus coexisten en las proliferaciones de H. circularisquama.

Desde su aparición, este dinoflagelado tóxico ha extendido su área de distribución en Japón. Prolifera casi todos los años provocando daños periódicamente a los cultivos de bivalvos y ostras perlíferas.

Durante un bloom en 2001 en la bahía de Ago se observaron infecciones masivas en H. circularisquama -hasta en el 88% de la población- asociadas sobre todo al virus HcRNAV.

Este valor tan alto hace sospechar que los virus podrían ser un agente clave en la terminación de dichos blooms, reduciendo así los daños que ocasionan sobre los cultivos de ostras perlíferas. ¡Virus que protegen perlas!

Cosechando ostras en la bahía de Ago. Fuente: scmp.com

Aunque para confirmar su contribución real habría que considerar otros factores como la disponibilidad de nutrientes, abundancia de predadores (zooplancton) o condiciones oceanográficas…

…sin olvidar que existen varios tipos de virus HcRNAV y de células de H. circularisquama que únicamente son compatibles entre sí y susceptibles por tanto de ser infectadas…

El medio natural es una guerra de trincheras evolutivas y en el laboratorio sacamos a los ejércitos a campo abierto. Esto hace que debamos ser cautos antes de concluir que lo que vemos en el microscopio sucede del mismo modo en el mar.

Referencias:

  • Horiguchi T. Heterocapsa circularisquama sp. nov. (Peridiniales, Dinophyceae): a new marine dinoflagellate causing mass mortality of bivalves in Japan. Phycol. Res. 43:129-136 (1995).
  • Matsuyama Y. y col. Ecological features and mass mortality of pearl oysters during red tides of Heterocapsa sp. in Ago Bay in 1992. Nippon Suisan Gakkaishi 61:35-41 (1995).
  • Miyazaki Y. y col. Purification and characterization of photosensitizing hemolytic toxin from harmful red tide phytoplankton Heterocapsa circularisquama. Aquat. Toxicol.73: 382–393 (2005).
  • Nagasaki K. y col. Dynamics of Heterocapsa circularisquama (Dinophyceae) and its viruses in Ago Bay, Japan. Aquat. Microb. Ecol. 34:219-226 (2004).
  • Nagasaki K. y col. Dinoflagellates, diatoms and their viruses. The Journal of Microbiology. pp. 235-243 (2008).
  • Ogata H. y col. Remarkable sequence similarity between the dinoflagellate-infecting marine girus and the terrestrial pathogen African swine fever virus. Virology Journal 6:178 (2009).
  • Salcedo T. y col. Dozens of toxin-related Genes are expressed in a non-toxic Strain of the dinoflagellate Heterocapsa circularisquama. Mol. Biol. Evol. 29:1503-1506 (2012).
  • Tarutani K. y col. Isolation of a virus infecting the novel shellfish-killing dinoflagellate Heterocapsa circularisquama. Aquat. Microb. Ecol. 23:103-111 (2001).
  • Tomaru Y. y col. Co-occurrence of DNA- and RNA-viruses infecting the bloom-forming dinoflagellate, Heterocapsa circularisquama, on the Japan coast. Plankton Benthos Res. 4:129-134 (2009).

Marea roja del 76

Ganó 5 Oscar en 1975:
a la mejor película, actores principales,
director (Milos Forman) y guión adaptado.
Estreno en España: 7 de octubre de 1976.

Marea roja es una expresión confusa porque se utiliza como sinónimo de algas tóxicas. Esto resulta especialmente falso en Galicia, donde tenemos proliferaciones tóxicas «sin color» y mareas rojas inocuas cada año…

Precisamente estos días se cumplen 36 años de la primera proliferación tóxica en Galicia, «trending topic» si tal hubiera existido en octubre de 1976. Por aquel entonces teníamos en el cine películas como «Alguien voló sobre el nido del cuco«, y en la prensa podíamos leer asuntos tan curiosos como un editorial del «Faro de Vigo» quejándose del servicio doméstico: «…Mire que las empleadas de hogar se ponen de una talante, al abrigo del marco democrático recién inaugurado…!«.

Fue en este marco de transición democrática cuando unas fuertes lluvias al inicio del otoño, combinadas con temperaturas (también en transición) verano-otoño, favorecieron la proliferación de dinoflagelados en algunas rías gallegas. La coloración en el agua pasó desapercibida, el mar estaba picado, y tan solo se observaron indicios de marea roja en la zona de Marín (ría de Pontevedra). Pero la contaminación provenía de las rías de Arousa y Muros, y el mejillón recogido en octubre se comercializó normalmente en España y otros países europeos.

Por supuesto que las mareas rojas se conocían desde bastantes décadas atrás en Galicia. Los pescadores las llamaban «purga de mar» porque decían que el mar quedaba limpio después…un término escatológico aplicado al mar (y no a las personas como yo creía…). Sin embargo, antes de 1976 no se habían producido nunca intoxicaciones graves ó si las hubo pasaron desapercibidas ó confundidas con otros motivos.

Eso sí, haciendo caso al saber popular, no se recogía marisco si existía color en el agua…
e incluso hay un refrán que dice: «Dende San Bartolomeu (24 agosto) a San Simón (28 octubre) non probelo mexilón«.

Resumen de titulares en octubre de 1976.
Arriba izquierda: La Voz de Galicia (26-X-76).
Las demás son del Faro de Vigo, entre el 27 y 30 de octubre.

Los primeros casos de intoxicación en 1976 aparecieron en Suiza, luego estalló la bomba informativa en Francia. Al principio la noticia anunciaba una catástrofe, casi 100 personas intoxicadas, aunque luego fueron 23 las que necesitaron hospitalización urgente.

También en España hubo una veintena de casos y varios ingresos hospitalarios en Santiago de Compostela, Segovia, etc. Los mercados internacionales se cerraron al mejillón gallego con el consiguiente desbarajuste y preocupación general. Se habló entonces de la «crisis del mejillón» y se llegó a temer seriamente por el futuro de esta industria.

Por si fuera poco, a pesar de que la Jefatura de Sanidad de Pontevedra anunciaba el 26 de octubre la prohibición de las exportaciones de mejillón, la empresa «Alvarez Entrena» ligada a varias depuradoras de marisco se saltó la medida «a la torera» y el mejillón ilegal provocó nuevas intoxicaciones en Italia, 120 casos más. En total, entre el 17 de octubre y el 2 de noviembre de 1976, se contabilizaron 308 afectados.

Lingulodinium polyedrum,
antes llamado Gonyaulax polyedra.
Disponible en: http://scientia1.wordpress.com

Los síntomas eran los de una toxina paralizante, la saxitoxina (encontrada por primera vez en la almeja Saxidomus giganteus), aunque en aquella época también se hablaba de «mitilotoxina» por aquello de los mejillones (género Mytilus).
Este tipo de toxinas las producen distintas especies de dinoflagelados, en un principio todo apuntaba al entonces llamado Gonyaulax polyedra. Y fue así como la prensa adoptó y repitió hasta la saciedad la palabra «Gonyaulax» para referirse al responsable de las intoxicaciones…

Los primeros casos en Galicia aparecieron el 20 de octubre en Palmeira (A Coruña) tal como describen Gestal Otero y col. (1978). Fueron 5 personas que después de comer mejillones tenían entumecimiento en labios y dedos y sensación «de flotar en el aire». También sufrieron diarreas, vómitos ó fiebre. Cito literalmente: «los enfermos contaban que lo habían pasado muy mal y que preferirían padecer cualquier otra enfermedad a volver a sufrir este cuadro«.
En Boiro y Puebla del Caramiñal se comentaba incluso que habían muerto varios gatos tras comer mejillones, y que antes de la muerte caminaban tambaleándose.

El método de referencia para el análisis de toxinas PSP era el bioensayo en ratón. Hoy en día sigue siendo el método que prevalece en caso de duda aunque «co-habita» con métodos cromatográficos. Consiste en inyectar un extracto de la muestra (intraperitonealmente) al pobre animalillo, y luego se observa la mortandad (y/ó síntomas) de los mismos a lo largo del tiempo. La toxina se cuantifica en unidades de ratón que pueden expresarse en concentración de saxitoxina por gramos de marisco, si se calibran los ratones con saxitoxina estándar.

Uno de los pollitos usados en el bioensayo de PSP.
Son 13 imágenes, en la última aparece muerto por parálisis
respiratoria tras la inyección de la muestra.
Fuente: Gestal Otero y col. (1978)
Hay que insistir en que «el bioensayo en pollito» nunca
se impuso (si es que alguien lo ha usado jamás)
al bioensayo en ratones…

En aquel momento de urgencia y prisas, resultaba difícil encontrar ratones con las características exigidas para este bioensayo…así que se recurrió a otro animal fácil de encontrar en Galicia: pollitos con un día de vida. Lo describen Gestal Otero y col. (1978), donde muestran imágenes de un pobre pollito antes, durante y después de la inyección…letal.

Afortunadamente entre las personas no hubo muertos. Porque no es por nada que la saxitoxina que provoca el síndrome paralizante (PSP) es considerada arma química por la ONU. Es decir, un arma de destrucción masiva: su código militar es «agente TZ» y la CIA experimentó con ella en los años 50′.

La saxitoxina se absorbe rápidamente por la mucosa oral y gastrointestinal. Por dar una idea resulta 1000 veces más tóxica que el cianuro de sodio ó el gas sarín. También hubo intoxicados en Alemania, aunque finalmente no quedó claro si fue por mejillón gallego o bivalvos del Mar del Norte. De todas formas el varapalo fue tremendo a nivel internacional porque dejó al descubierto la escasez de medios para garantizar el consumo de mejillón ó cualquier otro bivalvo (almejas, ostras, vieiras) en condiciones sanitarias seguras.

Era un problema inédito en nuestro país. En «El Ideal Gallego» (28-XI-76), se citaba que el mismísimo director general de pesca en aquel entonces, Víctor Moro, confesó en una reunión el 14 de noviembre que «sabía que existía el mejillón, que se vendía y nada más«. El desconcierto, lamentos y reproches mutuos entre la administración pública y el sector mejillonero eran noticia un día sí y otro también en las semanas de «la crisis del mejillón».

Reportaje en el Semanario Mundo. 6-XI-1976

Por ejemplo, según declaraciones del jefe provincial de Sanidad, Dr. Yuste Grijalba en El Pueblo Gallego (21-XI-76): «el responsable es quien no dio la voz de alarma del cambio experimentado en el plancton. En todos los países civilizados esta es una cuestión que se lleva al día. Nosotros tuvimos que enterarnos de que había «Gonyaulax» como consecuencia de los análisis de mejillones«. Los mejilloneros a su vez (El Pueblo Gallego, 16-XI-76) manifestaban no conocer el origen de la supuesta toxicidad, ya que existía un certificado del director del IEO de La Coruña (Miguel Torre Cervigón) que hablaba de normalidad en el plancton de Arousa, y ausencia del famoso Gonyaulax.

La prensa de aquellos días reflejaba también la novedad del asunto y el desconocimiento general. En los periódicos encontramos expresiones tan curiosas para hablar de los dinoflagelados tóxicos como «la pulga de mar» en lugar de «la purga de mar» (me pregunto si fue una errata ó si el periodista pensaba en el tamaño del fitoplancton…).

También se habló de un «flagelo venenoso» (¿?) conocido como «gonyaulax«.  En un reportaje semanal de «La Opinión» (13-19-XI-1976) mostraban un enorme dibujo de un dinoflagelado, y al pie de éste se leía «la saxitoxina venenosa (aumentada)«. Incluso se llegaba a hablar de «playa roja» en lugar de «marea roja»…Y el propio género «Gonyaulax» aparecía escrito de casi todas las formas posibles según la ocasión: «Genyaulax«, «Gonyalax«, «Gonyaulaxa«…Esto ya no pasa con el corrector del Word…!!

Debido a que hablamos de organismos bioluminiscentes, en el mismo reportaje de «La Opinión» se hablaba de «Centelleo Siniestro»…pero hoy en día sabemos que el entonces llamado «Gonyaulax polyedra» no es tóxico en humanos ni mucho menos siniestro…¿quién fue entonces el responsable de todo este «fregado«?….Continuará…

Agradecimientos

-A Santi Fraga por su colección de recortes de prensa, el refrán del mejillón y los comentarios de primera mano sobre este episodio tóxico. Escribir esta entrada sin su ayuda hubiera sido imposible !
-A Pepe Franco por sus comentarios sobre el análisis de PSP.
-Hemeroteca Faro de Vigo.

Referencias

-Gestal Otero y col. Brote de mitilotoxismo en la provincia de La Coruña. Boletín IEO, tomo IV, nº 258, 29 pp. (1978).
-Prensa variada de 1976 (Faro de Vigo, La Voz de Galicia, Mundo, El País, El Pueblo Gallego, El Ideal Gallego, etc…).