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Los resultados de la investigación permitirá anticiparse a los efectos del cambio climático

Investigadores de la Universidad de Barcelona analizan el impacto de las algas diatomeas en el desarrollo del zooplancton

Ipac - 8 de noviembre de 2018

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Investigadores del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la Universidad de Barcelona y miembros del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona, en colaboración con un equipo de la Estación Zoológica Anton Dohrn (Italia), han analizado el impacto de las algas diatomeas en el desarrollo de Oikopleura dioica, un tipo de invertebrado del zooplancton marino que se encuentra en los océanos de todo el mundo y que desempeña un papel importante en la dinámica global de las redes alimentarias marinas y en el ciclo del carbono en la biosfera. 

Los resultados, publicados en la nueva revista científica del grupo Nature Communications Biology, muestran que las biotoxinas que producen estas algas al final de los afloramientos pueden comprometer el desarrollo embrionario, y por tanto, la reproducción de esta especie, con potenciales consecuencias ecológicas graves. 

El estudio, liderado por los profesores de la UB Ricard Albalat y Cristian Cañestro, es especialmente relevante teniendo en cuenta que la acidificación y el calentamiento del océano provocados por el cambio climático podrían intensificar la gravedad y la frecuencia de los afloramientos de algas nocivas como las diatomeas. En la investigación también participan los investigadores de la UB y el IRBio Núria P. Torres Águila -primera firmante del trabajo-, Josep Martí Solans, Alfonso Ferrández, Alba Almazán y Vittoria Roncalli.

Según informa la Universidad de Barcelona, las diatomeas son un tipo de microalgas que contribuyen de forma mayoritaria a la producción fotoautotrófica del fitoplancton marino, ya que a partir de la luz solar proporcionan nutrientes a todas las demás formas de vida. Pero también pueden producir unas biotoxinas (aldehídos poliinsaturados) como mecanismo de defensa contra sus depredadores, por ejemplo pequeños crustáceos como los copépodos; sustancias que son liberadas masivamente al final de los afloramientos y pueden alterar la biología de los animales marinos que se encuentren en la zona. 

El nuevo estudio ha analizado en el laboratorio el impacto de estas biotoxinas en el desarrollo de O. dioica, un tipo de invertebrado marino que pertenece a los apendicularios (Appendicularia o Larvacea); organismos clave en la cadena alimentaria de los océanos, ya que procesan cerca del 10 % de la producción primaria del océano y sirven de alimento a las larvas de los peces en la cadena trófica marina.

"Los resultados muestran que las biotoxinas producidas por las diatomeas pueden producir alteraciones importantes del desarrollo de O. dioica induciendo un fenotipo que se ha llamado bola de golf, que afecta a la morfogénesis de embriones y a la diferenciación entre el tronco y la cola", explica Cristian Cañestro. “Aunque en nuestro estudio las malformaciones embrionarias más graves aparecen principalmente en concentraciones más altas que las encontradas en condiciones naturales, hemos observado también anomalías embrionarias letales en concentraciones similares a los valores medidos en la naturaleza después de los afloramientos”, destaca el investigador.

Este hallazgo es especialmente relevante teniendo en cuenta que el aumento de la acidificación y el calentamiento de los océanos provocados por el cambio climático podrían intensificar la gravedad y la frecuencia de los afloramientos de algas. "Averiguar cómo los afloramientos de algas nocivas y la producción masiva de toxinas pueden alterar la fisiología de las larvas es de gran importancia por su impacto en la red alimentaria marina y para poder anticiparse a los futuros problemas ocasionados en la pesca por el cambio climático global", apunta el investigador.

Un potencial biomarcador del estado del zooplancton

El estudio también analizó la respuesta génica de O. dioica ante el impacto de las biotoxinas. "Constatamos que O. dioica tiene la capacidad de responder al estrés provocado por las diatomeas retrasando la transcripción zigótica de los genes de desarrollo durante las primeras etapas y activando genes defensivos (conjunto de genes que protegen la célula contra ataques medioambientales), incluso en concentraciones inocuas de biotoxinas en las que no observábamos ninguna alteración embrionaria", explica Cristian Cañestro.

Según las conclusiones del estudio, esta respuesta podría formar parte de un mecanismo desarrollado a lo largo de la evolución que protege los embriones contra los peligros ambientales y que, además, podría servir como un potencial biomarcador. "Los genes defensivos serían un biosensor molecular que los ecólogos marinos podrían utilizar para controlar el estrés genético de las poblaciones naturales de apendicularios, y probablemente de otros organismos expuestos a afloramientos de algas en sus hábitats, y posteriormente evaluar el impacto potencial del aumento de los afloramientos asociado al cambio climático", destaca el investigador.

Estos resultados abren una nueva área de estudio para el equipo investigador de la UB. "El artículo pone los cimientos en nuestro laboratorio de una nueva línea de investigación en el campo de la eco-evo-devo, la intersección entre la ecología, la biología del desarrollo y la evolución, que investigará si los embriones de organismos marinos están preparados para responder al cambio climático", concluye Cristian Cañestro.

Referencia del artículo:

Torres-Águila, N. P.; Martí-Solans, J.; Ferrández-Roldán, A.; Almazán, A.; Roncalli, V.; D’Aniello, S.; Romano, G.; Palumbo, A.; Albalat, R. y Cañestro, C. «Diatom bloom-derived biotoxins cause aberrant development and gene expression in the appendicularian chordate Oikopleura dioica». Communications Biology, 2018. 1:121. Doi: 10.1038/s42003-018-0127-2

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