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Un voilier nommé Velella

Image de couverture : Unconventional Mermaid: Portuguese Man o’ War. Auteure : MayContainBirdseed. Source : Deviantart.

Traduit par Marc Long

Au début de l’hiver, la nouvelle annonçant l’échouage de milliers de «méduses» sur les plages galiciennes a fait écho dans la presse et sur les réseaux sociaux, il s’agissait d’échouages de Velella velella mais aussi Physalia physalis. Cependant, malgré leur apparence de méduses, il s’agit en fait de colonies d’organismes et non de méduses individuelles.

Velella et Physalia sont des cnidaires de la classe des hydrozoaires.

Distribution de Velella velella en Europe. Source: Mer et Littoral

La Velella velella, commune sur ces côtes espagnoles, est populairement connue sous le nom de vélelles (veleiriños ou encore «medusa velero» en espagnol).

En Europe, elles sont plus abondantes en Méditerranée, dans l’ouest de la péninsule ibérique, en France et au Royaume-Uni («by-the-wind sailor» ou « marin au gré des vents »).

Portées par les vents et les courants, leurs invasions de plages, peuvent former des images spectaculaires avec des millions d’individus le long de la côte ouest de l’Amérique du Nord, en Italie ou même en Nouvelle-Zélande. Sur les plages de Ligurie (Italie), on a compté entre 20.000 et 120.000 colonies/m2 !

Le deuxième envahisseur, Physalia physalis (un peu moins commun ici), est précédé de sa renommée et de son surnom: Man o’War portugais («Galère portugaise» en français). Les vélelles et les Physalies sont toutes deux bleues grâce à des pigments caroténoïdes (astaxanthine) obtenus de leurs proies. Ils servent à les protéger des rayons UV et à se camoufler de prédateurs tels que les oiseaux, les tortues et les poissons. Malgré leurs couleurs similaires ces deux organismes présentent des différences importantes comme nous allons le voir…

Les vélelles ne sont pas dangereuses pour toi (ni pour ton chien qui se promène sur la plage), mais elles ont quand même des cellules urticantes et il n’y a aucune raison d’aller vérifier qu’elles piquent bien. Elles sont plus petites que les Physalies et se distinguent par leur “voile” sur la partie aérienne (contrairement aux galères portugaises qui, elles, ont un flotteur).

Il n’est pas conseillé de toucher l’une ou l’autre, et si vous voyez le flotteur d’une Physalia, ne pensez même pas à aller vérifier que ce que je vous dis est vrai. Dans certains cas, leur piqûre peut être grave. Elles peuvent provoquer des lacérations de la peau et, au minimum, elles vous laisseront une douleur persistante et gênante.

Heureusement, l’échouage de ces hydrozoaires se produit généralement en dehors de la saison estivale et le risque d’une mauvaise rencontre est relativement faible. Mais faites attention si vous les rencontrez sur la plage. Leur couleur bleue est attirante mais… On ne touche pas !!!

Le nouveau projet scientifique collaboratif DIVERSIMAR (IEO) a signalé son arrivée en janvier, et fournit une description complète de Physalia.

“Avec des vents de Nord et d’Ouest les «Galères portugaises» apparaissent sur les plages galiciennes. Elles sont craintes par les baigneurs et les pêcheurs en raison de leur piqûre dangereuse. Elles sont apparues le long des côtes de l’arc Ártabro et la photo a été envoyée par Martiño de Praia das Furnas en Pontevedra.”

Rogelio Santos Queiruga (@QueirugaRogelio), un pêcheur et vulgarisateur que je vous recommande de suivre sur twitter, a posté une vidéo en indiquant que c’était la première fois qu’il voyait ça. Quatre heures après l’avoir touché, il sentait encore la piqûre dans ses doigts. La curiosité prend souvent le dessus, mais dans ce cas, on ne touche pas !

«Aujourd’hui nous avons trouvé dans nos filets une petite méduse «Galère portugaise». C’est la première fois que je le vois et mon ignorance m’a fait toucher ses filaments urticants. C’était il y a 4 heures et je sens encore la piqûre d’une ortie dans mes doigts. Méfiez-vous d’elles !!!»

En plus de leur aspect et de leur venin, il y a autre chose qui distingue les vélelles des galères portuguaises. Un détail qui n’est pas perceptible à l’œil nu mais qui nous intéresse tout particulièrement dans ce blog. Velella abrite des dinoflagellés symbiotiques alors que Physalia n’en abrite apparemment pas.

Les informations sur l’écologie de Velella sont limitées, mais le zooplancton (œufs de poisson, copépodes, cladocères, larves d’invertébrés, etc.) et les symbiotes dinoflagellés semblent jouer un rôle essentiel dans leur alimentation.

La relation entre Velella et ses symbiotes rappelle celles que possèdent d’autres cnidaires comme les anthozoaires, notamment les anémones et les polypes formant des récifs (associés par exemple à des dinoflagellés du genre Symbiodinium). Avec Velella, ces symbiotes voyagent et parcourent le monde

Où sont les dinoflagellés de Velella et qui sont-ils ???

A la question de «où sont-ils ?» je répondrai qu’ils sont dans le tissu endodermique des gonophores (individus médusoïdes qui vivent dans la colonie formant des grappes sur les branches génitales ou gonozoaires). À l’intérieur de l’hôte, les symbiotes ont une forme arrondie, ce sont de petites boules dorées appelészooxanthelles”.

Et pour répondre à la question «qui sont-ils» ?, je vais devoir vous raconter une histoire qui remonte à une centaine d’années.

Les symbiotes de Velella velella isolés en Méditerranée étaient appelés Endodinium chattonii en 1922, puis ils ont changé de genre. En 1924 ils étaient identifiés comme Zooxanthella, puis en 1971 ils ont été identifiés comme Amphidinium et enfin Scrippsiella chattonii en 1993.

Dans ce dernier travail (Banaszak et al. 1993), les symbiotes ont été isolé et cultivé pour la première fois en dehors de leur hôte. Les auteurs de ce travail ont observé qu’en culture, les symbiotes alternaient d’une forme de cellules rondes à une autre forme de cellules motiles recouvertes de plaques de cellulose. Et ils l’ont identifiés comme étant Scrippsiella velellae.

Scrippsiella velellae. Source: Banaszak et coll. (1993).

Cette description concernait les symbiotes de Velella velella du Pacifique et ne correspondait pas exactement à ceux décrits chez la vélelle méditerranéenne. On a donc attribué à ces symbiotes le nom de Scrippsiella chattonii. Bien sur, aucune des deux descriptions n’incluait d’identification génétique…

…et le seul travail avec des analyses de séquences génétiques n’inclut pas la morphologie. Cette étude a été réalisée sur des symbiotes de Velella dans la mer des Sargasses (Gast & Caron 1996) et ces résultats ont été discutés des années plus tard en concluant que la séquence d’ADNr 18S correspondait à d’autres séquences. Et ces séquences appartenaient à un nouveau genre de symbiote chez les radiolaires : Brandtodinium (Probert et al. 2014).

Maintenant, voyons si nous pouvons démêler le noeud…

Selon cette hypothèse, Velella velella aurait la capacité de s’associer à Brandtodinium et Scrippsiella pour établir une relation symbiotique. Et Brandtodinium serait également le dinoflagellé symbiote de plusieurs groupes taxonomiques des radiolaires (Collodaria, Nassellaria et Spumellaria) selon Probert et ses collaborateurs.

Les illustrations de radiolaires d’Ernst Haeckel (1862) incluaient ces ordres et ses représentations concernaient également les zooxanthelles.

Cette habitude d’appeler zooxanthelle tout symbiote doré présent chez les organismes marins (dinoflagellés ou non) a conduit à deux reprises à proposer l’annulation du genre Zooxanthella, justifiant la création du genre Brandtodinium.

Cependant, le succès familier et l’imprécision du terme zooxanthelle n’étaient pas des raisons suffisantes pour invalider le genre Zooxanthella (décrit par Karl Brandt en 1882). Ainsi, le genre Brandtodinium n’était pas retenu et les endosymbiotes de Velella velella appartiennent toujours aux espèces Scrippsiella velellae et S. chattonii (Guiry & Andersen 2018).

La description de S. chattonii était également incorrecte, mais uniquement en raison de problèmes techniques résolus en 2018. Ses auteurs ont omis le basonyme (nom scientifique sous lequel il était initialement nommé: Endodinium chattonii), nécessaire à la traçabilité selon l’art. 41.5 du Code international de nomenclature botanique.

J’espère que je ne vous ai pas perdus avec tant de rebondissements.

Pour être clair: les débats sur les noms scientifiques passionnent les taxonomistes et je dirais que ce débat n’est pas encore tout à fait terminé. Donc si quelqu’un vous demande quels sont les symbiotes de Velella velella, répondez qu’il s’agit de dinoflagellés ou de zooxanthelles et vous ne vous tromperez pas.

Parce que Scrippsiella velellae ainsi que les autres espèces de Zooxanthella, Symbiodinium et les nouveaux genres de dinoflagellés symbiotes comme Breviolum, Effrenium, Fugacium, etc. sont et seront toujours des zooxanthelles ! Et c’est ainsi que se termine cette histoire. Colorín, colorado, este cuento se ha acabado

Remerciements: Merci à Natalia Llopis Monferrer pour l’aide à la traduction de l’article !

Références:

  • Banaszak A.T. y col. Scrippsiella velellae sp. nov. (Peridiniales) and Gloeodinium viscum sp. nov (Phytodiniales), dinoflagellate symbionts of hydrozoans (Cnidaria). J. Phycol. 29:517-28. (1993).
  • Betti F.B. y col. Massive strandings of Velella velella (Hydrozoa: Anthoathecata: Porpitidae) in the Ligurian Sea (North-western Mediterranean Sea). Eur. Zool. J. 86: 343-353. (2019).
  • Guiry M.D. & Andersen R.A. Validation of the generic name Symbiodinium (Dinophyceae, Suessiaceae) revisited and the reinstatement of Zooxanthella K.Brandt. Notulae Algarum 58:1-5. (2018).
  • Lopes A.R. y col. “Gone with the wind”: Fatty acid biomarkers and chemotaxonomy of stranded pleustonic hydrozoans (Velella velella and Physalia physalis). Biochem. Sist. Ecol. 66:297-306 (2016).
  • Probert I. y col. (2014). Brandtodinium gen. nov. and B. nutricula comb. nov. (Dinophyceae), a dinoflagellate commonly found in symbiosis with polycystine radiolarians. Journal of Phycology 50(2): 388-399. (2014).
  • Zagalsky P.F. y Herring P.J. Studies of the blue astaxanthin-proteins of Velella velella (coelenterata: chondrophora). Phil. Trans. R. Soc. B 279:289-326 (1977).
  • Zeman S.M. y col. Trophic ecology of the neustonic cnidarian Velella velella in the northern California Current during an extensive bloom year: insights from gut contents and stable isotope analysis. Mar Biol. 165:150. (2018).

Los pinzones de Darwin

[Imagen de portada: un pinzón de Galápagos. Fuente: Inhabitat]

Stephen Jay Gould (1941-2002). Fuente: La ciencia de la vida.

Los libros de divulgación de Stephen Jay Gould son una de las razones gracias a las que escribo este blog. Los hallé por casualidad (en una biblioteca pública en Santa Cruz de Tenerife) y enseguida me fascinaron aquellos ensayos breves sobre historia natural y evolución que revisaban los descubrimientos de diversos científicos, entre otros de su admirado Charles Darwin.

Mezclaban ciencia con un poco de todo usando un lenguaje para todos los públicos. Valga el ejemplo de títulos como «La montaña de almejas de Leonardo«, «Brontosaurus y la nalga del ministro» o «El pulgar del panda«.

Para quienes no le conozcan, además de un ilustre paleontólogo y biólogo evolutivo Jay Gould fue de esos contados científicos convertidos en personajes públicos, hasta el punto de aparecer en un capítulo de Los Simpsons.

En las entrevistas aparecía como una persona risueña que disfrutaba conversando sobre ciencia, naturaleza, evolución o lo que se terciase.

Pues bien, leyendo «El pulgar del panda» fue como descubrí que la historia de los pinzones de Darwin no era exactamente como yo creía.

Darwin no los menciona en «El origen de las especies» y el relato de los pinzones, tal y como hoy lo conocemos, es posterior a él. Frank Sulloway lo explicó en un artículo de 1982 pero antes se lo contó a Jay Gould, que lo resumió así:

Darwin, desde luego, encontró los pinzones, pero no los reconoció como variaciones de un tronco común. De hecho ni siquiera tomó nota de las islas donde descubrió a muchos de ellos: algunas de sus etiquetas rezan simplemente <<islas Galápagos>> […] Reconstruyó la historia evolutiva una vez de vuelta en Londres, y no antes, cuando un ornitólogo del Museo Británico identificó correctamente todas las aves como pinzones.

[El pulgar del panda, S. Jay Gould, 1980]

Los pinzones de Galápagos se agrupan en 4 géneros; destacan Geospiza y Camarhynchus. Copyright: Encyclopaedia Britannica. Fuente: bio.miami.edu

Los pinzones de Darwin son un ejemplo de radiación adaptativa, una rápida especiación por aislamiento geográfico a partir de pinzones americanos cuyos descendientes ocuparon diferentes nichos ecológicos.

La forma de los picos de cada especie refleja distintos hábitos alimentarios y reduce la competencia entre ellas. Pero para Darwin sus costumbres eran indistinguibles y mencionó que comían juntos formando grandes grupos en el suelo.

Cuando Darwin entregó sus especímenes en Londres al ornitólogo John Gould este los agrupó en 13 especies relacionadas entre sí, algo que no había reconocido el primero.

Aquello le llevó a pensar que su diversidad, al igual que en el caso de los reptiles y otras aves, podía deberse al aislamiento geográfico en distintas islas. Pero en ningún momento aventuró Darwin los factores que explicaban su diversificación más allá de «circunstancias locales«.

En una versión previa de «El origen de las especies» sí mencionaba a los pinzones, aunque en el texto final de 1859 los eliminó. Decía esto:

…hence I suppose that nearly all the birds had to be modified, I may say improved by selection in order to fill as perfectly as possible their new places; some as Geospiza, probably the earliest colonists, having undergone far more change than other species; Geospiza now presenting a marvellous range of difference in their beaks.

[Stauffer R.C., 1975; Charles Darwin’s natural selection: being the second part of his big species book written from 1856 to 1858].

¿Y por qué los quitó de la versión final? la respuesta es sencilla: no consideró que fuesen un ejemplo importante para su razonamiento. Sin entrar en detalles, consiguió 31 pinzones de 3 islas y la información que recuperó sobre ellos a posteriori no era concluyente para definir una relación entre las especies y el origen geográfico. Además, la identificación de los pinzones de John Gould fue cuestionada por la mayoría de sus colegas levantando dudas sobre sus relaciones taxonómicas.

Sinsonte de Galápagos (mimus parvulus). Autor: Carlos Schmidt. Fuente: Ecoregistros.

¿Y qué ejemplos cita Darwin en El origen de las especies? menciona que en Galápagos había 21 o quizás 23 especies de aves terrestres con características similares a otras americanas.

Y que en Cabo Verde pasaba otro tanto, aunque allí las aves se parecían a las africanas. Esto chocaba de frente con el creacionismo que el propio Darwin asumía al comenzar su viaje en el Beagle.

Pero Galápagos le pareció excepcional porque muchas especies diferían según las islas –y citó explicitamente a los sinsontes, con tres especies confinadas a otras tantas islas-.

En décadas posteriores se recogieron miles de pinzones en Galápagos y en 1947 un investigador llamado David Lack concluyó que la especiación de los pinzones era debida al aislamiento geográfico y que la diferencia entre los picos era una adaptación evolutiva que reflejaba hábitos alimentarios.

Y fue Lack quien acuñó el término «los pinzones de Darwin», de hecho tituló así su libro (Darwin’s finches) forjando la leyenda (en base a interpretaciones de autores pasados y propias), de que habían sido cruciales para inspirar a Darwin su teoría evolutiva.

¿Y saben qué? en las microalgas se han encontrado pinzones de Darwin recientemente.

En concreto se trata de dinoflagelados. Tras un primer estudio de Logares y col. (2007)Annenkova y col. (2015) propusieron un ejemplo de radiación adaptativa que incluiría a 4 especies aisladas en Suecia y Rusia: Scrippsiella hangoei (marina/salobre) y Peridinium aciculiferum, P. euryceps y P. baicalense (todas de agua dulce).

Fuente: Figs. 3, 4 & 5 de Annenkova y col. (2015).

Dichos organismos poseen secuencias genéticas idénticas (o muy similares) para las regiones de ADN ribosomal que solemos utilizar para identificar especies pero su aspecto es muy distinto.

No obstante, el estudio de sus placas de celulosa ha demostrado que comparten la misma fórmula. Para entenderlo mejor imaginen un cubo de Rubik donde cada pieza del rompecabezas sería una placa.

Pues bien, cada especie añadiría adornos o el cubo se deformaría, pero las 4 comparten idénticas piezas por lo que deberían estar en el mismo género (todas serían Rubik en este caso).

Las 3 especies de Peridinium se encontraron en lagos de Suecia y Rusia, destacando entre ellos al Baikal, el lago más antiguo y profundo del mundo (1637 m). De hecho, Peridinium baicalense es endémica de dicho lago. Scrippsiella hangoei se ha encontrado en el mar Báltico, en lagos antárticos y Annenkova y col. la localizaron por primera vez en el Baikal. Toda una campeona capaz de tolerar salinidades entre 0 y 30.

El lago Baikal contiene más agua que todos los grandes lagos de Norteamérica juntos. Fuente: Earth Observatory (NASA).

A pesar de la antigüedad del lago Baikal (25 millones de años) se calcula que su comunidad de fitoplancton es joven debido a la historia geológica y climática de la región. Y los demás lagos –así como el mar Báltico– se formaron por procesos glaciales hace menos de 20.000 años.

Así que todo indica que partiendo de un ancestro común (que se cree pudo ser marino) se diversificaron estas 4 especies, debido a la presión de la selección natural. Y su separación es tan reciente que no han acumulado grandes diferencias genéticas entre ellas.

Podrían ser la salinidad -y otros factores ambientales- los que hayan provocado esta radiación adaptativa donde cada especie ocuparía nichos ecológicos distintos ¡ al igual que los pinzones de Darwin !

Referencias:

-Annenkova NV y col. Recent radiation in a marine and freshwater dinoflagellate species flock. The ISME Journal 9:1821–1834 (2015).
-Darwin C. El origen de las especies, 463 pp. (1859). Fuente: http://es.wikisource.org/wiki/Charles_Darwin, http://www.cervantesvirtual.com
-Jay Gould S. El pulgar del panda, 384 pp. Ed. Crítica (1980).
-Logares R. y col. Phenotypically Different Microalgal Morphospecies with Identical Ribosomal DNA: A Case of Rapid Adaptive Evolution?. Microbial Ecology 53:549–561 (2007).
-Sulloway FJ. Darwin and His Finches: The Evolution of a Legend. Journal of the History of Biology 15:1, pp. 1-53 (1982).