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¿Y tú de quién eres?

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Imagen de portada: mar de Cortés (gob.mx)

Y tú de quién eres? De Marujita,

Y tú de quién eres? De Josefita, le dije yo a la vieja

(No me pises que llevo Chanclas, 1996)

Las especies exóticas son aquellas que no pertenecen al lugar donde se encuentran, como el plumero de la Pampa en Europa. Originaria de Sudamérica, Cortaderia selloana se hizo muy popular como planta ornamental en el continente europeo en el siglo XIX. En España los primeros plumeros «escapados» en la naturaleza se descubrieron en Santander (Guinea, 1953). Su facilidad de crecimiento y adaptación al medio desató una rápida expansión. A ella contribuyó el propio Estado al incluirlos en diseños paisajísticos de autopistas, carreteras, etc.

Desde 2013 el plumero de la Pampa forma parte del catálogo de especies exóticas invasoras, ya que reduce la biodiversidad y perjudica a los usos del terreno (tanto naturales como agrícolas), además de aumentar el peligro de incendio.

Distribución mínima de Cortaderia spp. en España (cuadrículas UTM de 10x10km). Información proporcionada por las CCAA y recopilada de Sanz Elorza et al. (2004), para «Estrategias de Gestión, Control y posible Erradicación del plumero de la Pampa (Cortaderia selloana) y otras especies de Cortaderia» (MITECO, 2018).

En el caso del fitoplancton hablar de especies exóticas (o alóctonas) es mucho más complicado. Un organismo microscópico no cambia el paisaje. Además, su detección no es trivial ¿cómo estar seguros de que no estuvo siempre allí? quizás nadie se lo encontró antes bien porque era escaso y/o bien porque no había estudios suficientes.

Tampoco es igual que un barco libere aguas de lastre sembrando organismos de un océano a otro, que la detección de una nueva especie se deba a una expansión/retroceso en el área de distribución por cambios ambientales. Si no estamos seguros de que una especie es nativa o introducida, lo suyo es llamarla criptogénica.

Las especies invasoras despiertan más interés cuando se trata de microalgas nocivas que causan problemas. Hoy hablaré de uno de estos casos…

En marzo de 1939 una marea roja coloreó la superficie del mar en el norte del Golfo de California. De hecho, aquellas aguas que hoy conocemos como Mar de Cortés, se denominaban antes Mar de Bermejo (en inglés Vermilion Sea) en honor a su color cuando prolifera el fitoplancton.

Los contajes celulares revelaron 1 millón de células por litro de un dinoflagelado que formaba cadenas. Aquellas muestras se fijaron con formaldehído durante un estudio oceanográfico a bordo de un magnífico y reluciente velero. Años después, Graham (1943) las examinó y anunció que se trataba de una nueva especie: Gymnodinium catenatum. Lo que me despista un poco es que el tal Graham comenta que primero lo identificaron como Gonyaulax catenella y luego como Gymnodinium sp. Pero la fuente original que cita (Gilbert & Allen 1943) siempre habla de G. catenella. 

E.W. Scripps, buque oceanográfico propiedad de la «Scripps Institution of Oceanography of the University of California», a bordo del cual se recogieron las muestras de 1939 en el Golfo de California. Fuente: library.ucds

Sea como fuere, nunca más se supo de Gymnodinium catenatum hasta que en 1976 reapareció al otro lado del Atlántico y mira tú por dónde…¡en Galicia!. Y lo hizo a lo grande, con una proliferación que provocó intoxicaciones por consumo de mejillón en varios países europeos, incluida España. Lo especial en G. catenatum es que se trata de la única especie entre los dinoflagelados desnudos (sin «armadura» de celulosa) que produce toxinas paralizantes.

La repentina aparición de esta especie en el noroeste de la península ibérica, sin registros previos a 1976, podría explicarse por la ausencia de muestreos. Nadie estudiaba el mar de forma regular para conocer el fitoplancton a pesar de que la región ya sostenía una intensa actividad acuícola. Y es que el problema de las biotoxinas ni se planteaba. Así que los únicos estudios rigurosos sobre fitoplancton databan de los años 50′ por Ramón Margalef en la Ría de Vigo.

Gymnodinium catenatum. Autor: Santiago Fraga (IEO Vigo).

¿Cómo saber entonces si G. catenatum es una especie autóctona o exótica como el plumero de la Pampa?

La respuesta no la encontraremos en el agua sino en el fondo del mar. Este organismo, como muchos otros dinoflagelados, forma quistes de resistencia durante su ciclo de vida que pueden permanecer en el sedimento durante décadas o siglos. En concreto, los quistes de G. catenatum y otras especies similares tienen un aspecto peculiar: son microreticulados. A mí me recuerdan a la Estrella de la Muerte, la estación espacial del Imperio Galáctico de la Guerra de las Galaxias…

La Estrella de la Muerte y un quiste microreticulado de Gymnodinium catenatum. La Estrella de la Muerte mide 160 kilómetros de diámetro (según starwars.com) mientras que los quistes alcanzan 35-56 micras de diámetro. Fuentes: starwars.fandom.com y Researchgate (Ribeiro, tesis doctoral, 2011).

Pues bien. En un estudio en la plataforma costera de Portugal, al oeste de la Península Ibérica, Ribeiro y col. (2012) estudiaron los quistes en sedimentos de hasta 150 años de antigüedad, incluyendo las «Estrellas de la Muerte» de 3 especies: G. catenatum, G. microreticulatum y G. nolleri.

En las muestras más antiguas no encontraron quistes de G. catenatum. Su primera presencia databa de 1889 ± 10 años, con una expansión hacia el norte a medida que progresaban en el tiempo. Los registros más antiguos estaban en la estación más al sur (Mira), mientras que en las muestras centrales (Lis) aparecía en 1933 ± 3 años, y al norte (en Douro, frente a Oporto), en 1951 ± 4 años. No me digais que no es hermoso este trabajo. Aquellos datos los interpretaron como una expansión natural, posiblemente desde el NO de África, aunque no descartaron una introducción accidental por la actividad humana.

 

Y es que en Tasmania (Australia) sí existen pruebas sólidas de una introducción reciente de G. catenatum por aguas de lastre (posiblemente de buques japoneses o coreanos), ya que sus quistes no aparecían en sedimentos anteriores a 1972. Y no solo G. catenatum: también se sospecha que especies tóxicas del género Alexandrium llegaron por ese motivo al sur de Australia y Nueva Zelanda durante el siglo XX. Todo encaja al combinar datos genéticos, perfiles tóxicos, datación de sedimentos, etc..

A pesar de ello, lo cierto es que resulta imposible confirmar estas hipótesis de manera irrefutable por lo que decía al principio: la propia naturaleza de los organismos y sus oscilaciones en el medio marino. Otros autores como Fernando Gómez se basan en ello para cuestionar que G. catenatum sea exótico en la Península Ibérica: «The abundance of G. catenatum seems to show important oscillations, and until this phenomenon is completely understood, this taxon should be considered as a cryptogenic species.» (Gómez, 2008).

Y en esa línea de lo que yo denominaría «sano escepticismo ficológico», F. Gómez termina ese artículo con la siguiente conclusión:

Instead of generating repetitive lists of doubtful non-indigenous species, direct studies by long-term monitoring plankton programs are essential to detect and evaluate the changes in the phytoplankton communities in the European Seas. (Gómez, 2008)

A las personas nos encanta hacer listas y clasificar para entender el mundo ¿verdad? pues los científicos hacemos lo mismo con nuestros objetos de estudio. En el caso de las especies invasoras elaboramos listas para conocer qué organismos debemos vigilar. ¿Con qué objetivo? pues el de contribuir a evaluar el estado del medio marino.

En la Unión Europea se publicó una Directiva marco sobre la estrategia marina (2008/56/CE) cuyo objeto era que los países miembros de la UE «arrimasen el hombro» para lograr o mantener un buen estado medioambiental del medio marino a más tardar ¡en el 2020!.

¿Y cómo se define ese buen estado? pues el artículo 3 habla de océanos y mares ecológicamente diversos y dinámicos, limpios, sanos y productivos. Y que la utilización del medio marino sea sostenible para proteger su uso y actividades por parte de las generaciones actuales y futuras. Es decir, que no tengamos que lamentar la pérdida irreversible de ecosistemas por la explotación que hace de ellos una sociedad de consumo tan loca como esta.

Para describir ese buen estado necesitamos, valga la redundancia, descriptores. La directiva europea establece un total de 11 y en este blog nos interesa sobre todo el nº2: «Las especies alóctonas introducidas por la actividad humana se encuentran presentes en niveles que no afectan de forma adversa a los ecosistemas.» El descriptor nº2 enlaza con el asunto de las listas de organismos exóticos a controlar en la UE. En España la directiva marco se traduce en el proyecto de Estrategias Marinas (EsMarEs) que divide a las aguas territoriales del país en 5 demarcaciones geográficas.

Las cinco demarcaciones del medio marino español. Para cada una de ellas se ha de elaborar una estrategia marina, con un período de actualización de 6 años. Fuente: miteco.gob.es

El apoyo científico de las estrategias marinas ha sido proporcionado por el Instituto Español de Oceanografía (IEO), a través del cual se desarrollan las actividades de las estrategias marinas. El IEO realizó también la evaluación inicial y el desarrollo de los 11 descriptores de buen estado ambiental. Hoy en día el proyecto EsMarEs se encuentra al final de su segundo ciclo (2018-2024) y el IEO ya no es un organismo independiente sino que está integrado en el CSIC (Centro Nacional IEO-CSIC). En ello tuvo bastante que ver este proyecto cuya dimensión agravó aún más los problemas de capacidad de gestión del IEO que precipitaron esta decisión política. Pero esta es otra historia. Volvamos a la ciencia, a los quistes y a Gymnodinium catenatum.

Estudios recientes sobre la distribución de quistes en la Ría de Vigo (García-Moreiras y col. 2018), incluyendo muestreos en sedimentos de hasta 200 años de antigüedad solo encontraron quistes de G. catenatum en muestras posteriores a 1960. Esto encajaría con la teoría de Ribeiro y col. (2012) sobre la naturaleza invasora de esta especie.

Quistes de dinoflagelados en sedimento superficial de la Ría de Vigo: 1) Brigantedinium sp. ; 2,3) Gymnodinium catenatum ; 4) Gymnodinium microreticulatum ; 5,6) Dubridinium sp. ; 7, 8) Peridinium ponticum ; 9) Echinidinium aculeatum ; 10) Votadinium cf. reidii ; 11) cf. Lejeunecysta sabrina ; 12) Polykrikos kofoidii. Todas las barras = 10 μm. Fuente: García-Moreiras y col. 2023 (sciencedirect).

Además, otro trabajo reciente de los mismos autores en sedimentos modernos (no más allá de 6-12 años), describe por primera vez la distribución de quistes de dinoflagelados en toda la Ría de Vigo (García-Moreiras y col. 2023). En él concluyeron que G. catenatum predomina en la zona externa de la Ría, con mayor influencia oceánica: otra prueba más que relacionaría sus poblaciones con la entrada de aguas desde la plataforma costera de la península ibérica.

Así pues, todo apunta a que G. catenatum habría ampliado su distribución geográfica desde el sur hasta el noroeste peninsular a lo largo del s.XX.

Referencias:

  • Bellas J. The implementation of the Marine Strategy Framework Directive: Shortcomings and limitations from the Spanish point of view. Marine Policy, 50 (Part A):10-17. (2014).
  • García-Moreiras I. y col. Climatic and anthropogenic impacts on the Ría de Vigo (NW Iberia) over the last two centuries: a high-resolution dinoflagellate cyst sedimentary record. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 504, 201–218. (2018).
  • García-Moreiras I. y col. Organic-walled dinoflagellate cyst assemblages in surface sediments of the Ría de Vigo (Atlantic margin of NW Iberia) in relation to environmental gradients. Mar. Micropaleontol. 180:102217. (2023).
  • Gilbert J.Y. & Allen A.W. The phytoplankton of the Gulf of California obtained by the E.W. Scripps in 1939 and 1940. J. Mar. Res. 5(2): 89-110. (1943).
  • Gómez F. Phytoplankton invasions: Comments on the validity of categorizing the non-indigenous dinoflagellates and diatoms in European Seas. Mar. Poll Bull. 56:620-628. (2008).
  • Guinea, E. Geografía botánica de Santander: Excelentísima Diputación Provincial de Santander. 420 pp. (1953).
  • Graham H.W. Gymnodinium catenatum, a new dinoflagellate from the Gulf of California. Trans. Am. Microscop. Soc. 62:259–261. (1943).
  • Ribeiro S. y col. Reconstructing the history of an invasion: The toxic phytoplankton species Gymnodinium catenatum in the Northeast Atlantic. Biol Invasions 14:969-985. (2012).
  • Fuentes web: Estrategia de gestión, control y posible erradicación del plumero de la Pampa (Cortaderia selloana) y otras especies de Cortaderia. MITECO, 35 pp. (2018).

El gigante durmiente

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Imagen de portada: proliferación de fitoplancton en el mar de Chukchi (Junio 2018). Fuente: NASA.

La película del calentamiento global avanza a 4x en el Ártico respecto a la media del planeta. A este fenómeno se le conoce como «amplificación Ártica» y es uno de los signos de la alteración antropogénica del clima. En algunas zonas de la tundra se han registrado aumentos de 2-3 ºC en 30 años y esto afecta al estado del permafrost: suelos permanentemente helados durante al menos 2 años, ricos en agua, materia orgánica y CO2.

El deshielo estacional en la tundra activa el metabolismo de microorganismos en el permafrost que incrementan las emisiones biológicas de metano y CO2. Pero aún hay más…

Aparte de la biología, la subida de temperaturas también ocasiona la liberación del metano existente tanto en el permafrost como bajo él; y en el permafrost submarino al este de Siberia, en la plataforma costera más extensa y somera del mundo.

Todo ello contribuye a amplificar el ritmo de calentamiento en la región, sobre todo porque el deshielo y la desaparición de nieve oscurecen el Ártico y reducen el albedo aumentando la absorción de energía solar y la temperatura del aire. Como consecuencia el calentamiento del Ártico bate un récord tras otro y en 2020 Siberia sufrió una ola de calor que superó en 6 ºC el promedio entre 1979-2000.

Sin embargo, el deshielo y calentamiento del océano Ártico también tiene efectos en la buena dirección: la pérdida de hielo en el mar y el ascenso de temperatura favorecen la fotosíntesis del fitoplancton y que el océano retire más CO2 de la atmósfera.

En la costa oeste del archipiélago de Svalbard se ha descubierto que la productividad del fitoplancton contrarresta el efecto invernadero asociado a filtraciones de metano del fondo. Allí, el afloramiento de aguas profundas favorece el ascenso de metano, pero también lleva nutrientes hacia la superficie que estimulan la fotosíntesis y el consumo de CO2 respecto a aguas abiertas menos productivas.

Con el calentamiento global unos ganan y otros pierden. Y el océano no es una excepción. La subida de temperaturas en el océano Ártico, en zonas como el mar de Bering y al norte, en el mar de Chukchi, prolonga las condiciones favorables para el desarrollo del fitoplancton. Y de ello también se benefician especies tóxicas como el dinoflagelado Alexandrium catenella, responsable del envenenamiento por síndrome paralizante (PSP). Aquí tienen su imagen (a la izquierda) en una muestra del mar de Bering.

En Alaska hay antecedentes de varios siglos de intoxicaciones por PSP tras consumir moluscos contaminados, aunque hubo que esperar a 1937 para confirmar al organismo causante: Alexandrium.

El primer incidente documentado data de 1799 con la muerte de 100 cazadores que habían comido mejillones cerca de Sitka, en Alaska. Poca broma con las saxitoxinas y A. catenella. Todavía en 2010 fallecieron dos personas en Alaska por consumir marisco que habían recogido directamente en la costa.

A pesar de la elevada producción de marisco en Alaska, las toxinas paralizantes han condicionado históricamente su desarrollo y extensión geográfica. El marisco certificado está sujeto a control estricto por las autoridades y su consumo es seguro. Pero los moluscos y cangrejos recogidos por particulares en actividades recreativas o pesca tradicional plantean una amenaza muy real.

Las biotoxinas se acumulan en la cadena trófica marina. Un estudio reciente sobre mamíferos varados y capturados en Alaska detectó saxitoxinas de forma generalizada en 10 de 13 especies analizadas (ballenas, focas, marsopas, etc.), incluyendo aquellas consumidas por poblaciones locales. Y en algunos ejemplares la saxitoxina alcanzaba valores de riesgo tanto para la propia fauna como para las personas.

Transferencia de saxitoxina responsable de PSP en Alaska. Autor: S. Kibler. Fuente: NOAA.

El calentamiento global podría despertar a un gigante bajo el mar. Alexandrium catenella permanece durante la mayor parte de su ciclo de vida en el sedimento, durmiendo en forma de quistes. Cuando las condiciones son adecuadas (temperatura, oxígeno, etc.) germinan y se transforman en células vegetativas flageladas que hacen fotosíntesis, se dividen asexualmente y pueden ocasionar proliferaciones tóxicas.

Ciclo de vida de Alexandrium. Fuente: US National Office for HABs.

Durante dos campañas oceanográficas en verano de 2018 y 2019 se registraron proliferaciones de A. catenella en el mar de Chukchi. Y muestreos extensivos del fondo confirmaron la presencia de hasta 17.000 quistes cm-3 en los 3 cm superiores del sedimento. Extrapolando los datos al conjunto del Ártico, el semillero de quistes en Alaska sería gigantesco: el mayor del mundo registrado hasta la fecha.

La acumulación de quistes se cree que procede de poblaciones que proliferan más al sur y llegan hacia el norte por las corrientes a través del estrecho de Bering. Hasta hace 2 décadas las temperaturas del fondo eran probablemente demasiado bajas para permitir una germinación significativa. Pero los quistes pueden sobrevivir durante décadas (incluso hasta un siglo) en espera de condiciones oportunas.

Pues bien. Los registros actuales de A. catenella sugieren que ya se están desarrollando poblaciones locales a partir de quistes en el sedimento…

El aumento de temperatura acelera la germinación de quistes. Los incrementos de hasta 1,7-2,5 °C en el área estudiada del mar de Chukchi, junto a los resultados obtenidos de quistes en el laboratorio, sugieren que se ha reducido en 20 días el período de germinación de A. catenella respecto…atención…¡a la década anterior!

Días necesarios para que germinen quistes de A. catenella incubados en el laboratorio, aislados en el Ártico de Alaska y el Golfo de Maine (GOM). La línea roja indica los 85 Degree Days (Grados Días), que deben acumular para germinar, independientemente de su origen. Fuente: Anderson y col. (2021).

¿Un gigante durmiente? Las proliferaciones históricas de Alexandrium catenella han llenado de quistes el fondo del Ártico en Alaska, depositados década tras década en un ambiente desfavorable, casi una tumba submarina…

Sin embargo, el calentamiento del Ártico podría cambiar su destino y favorecer que los quistes germinen a tiempo –y en cantidades suficientes- para desarrollar y acentuar las proliferaciones tóxicas en la región.

Un escenario preocupante, sumado al estrés que de por sí plantea el calentamiento global, para la fauna marina y las poblaciones que de ella dependen para su subsistencia.

Agradecimientos: a Emilio Soler por invitarme a escribir este artículo para el Boletín «Algas» de la Sociedad Española de Ficología (Diciembre 2022).

Referencias:

  • Anderson D. y col. Evidence for massive and recurrent toxic blooms of Alexandrium catenella in the Alaskan Arctic. PNAS, 118(41) e2107387118. (2021).
  • CCAG reports. Extreme weather events in the Arctic and beyond: A global state of emergency. Disponible en https://www.ccag.earth/reports
  • Froitzheim N. y col. Methane release from carbonate rock formations in the Siberian permafrost area during and after the 2020 heat wave. PNAS 118(32), e2107632118. (2021).
  • Horner R.A. y col. Harmful algal blooms and red tide problems on the U.S. west coast. Limnol. & Oceanogr. 42:1076-1088. (1997).
  • Lefebvre K.A. y col. Prevalence of Algal Toxins in Alaskan Marine Mammals Foraging in a Changing Arctic and Subarctic Environment. Harmful Algae 55:13–24. (2016).
  • Pohlman J.W. y col. Enhanced CO2 uptake at a shallow Arctic Ocean seep field overwhelms the positive warming potential of emitted methane. PNAS 114(21):5355-5360. (2017).
  • Vandersea M. y col. Environmental factors influencing the distribution and abundance of Alexandrium catenella in Kachemak bay and lower cook inlet, Alaska. Harmful Algae 77:81-92 (2018).

El polen del mar

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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).

Enterrados vivos

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Una experta en hibernación:
la marmota.

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

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

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

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

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

Pyrocystis. Autor: F. Rodríguez

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

 

Referencias:

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