Alexandrium minutum: Claves de su Floración Tóxica
En un hallazgo que redefine la comprensión de la dinámica de las floraciones algales nocivas (FANs), una reciente investigación publicada en el Marine Pollution Bulletin revela que una floración tóxica masiva de Alexandrium minutum en la Ría de Vigo en 2018, pese a su magnitud, exhibió una sorprendente baja variabilidad genética y un reducido potencial intrínseco de reproducción sexual, aspectos cruciales para su persistencia y recurrencia. Este estudio de vanguardia profundiza en los mecanismos biológicos que subyacen a estos eventos de toxicidad marina, ofreciendo perspectivas fundamentales para la acuicultura sostenible y la gestión de riesgos marinos.
En el verano de 2018, la Ría de Vigo (Galicia, España) fue escenario de una floración masiva de Alexandrium minutum, una especie de dinoflagelado tóxico responsable del envenenamiento paralítico por mariscos (PSP), alcanzando una densidad máxima de 745,470 células por litro. El estudio evaluó la fisiología de esta floración tóxica, revelando que, si bien la producción de toxina GTX4 por célula disminuyó con el tiempo, el tamaño celular se mantuvo constante. Un análisis del contenido de ADN evidenció una escasez de etapas sexuales y una reducción en la tasa de crecimiento mitótico, lo que sugiere una baja diferenciación genética de las cepas involucradas en la floración.
Este estudio de envergadura fue liderado por un equipo multidisciplinario de investigadores de destacadas instituciones científicas. Los autores principales incluyen a Dra.(c) Marta Sixto Ruiz, Dr. Patricio A. Díaz, Dra. Pilar Riobó Agulla, Francisco José Rodríguez Hernández, Isabel Ramilo, Dra. Nuria Lluch Fernández, y Dra. Rosa Isabel Figueroa Pérez. Estos científicos provienen del Centro Oceanográfico de Vigo Instituto Español de Oceanografía, Campus do Mar y Facultad de Ciencias del Mar de la Universidad de Vigo, Centro i~mar & CeBiB de la Universidad de Los Lagos en Chile, y el Instituto de Investigaciones Marinas (IIM-CSIC). La investigación contó con el apoyo fundamental de proyectos financiados por la Agencia Estatal de Investigación española, Xunta de Galicia , y fondos chilenos, lo que subraya la colaboración entre científicos chilenos y españoles.
A. minutum Vigo 2018: Marea y Quistes
La investigación se centró en una floración masiva de Alexandrium minutumque se manifestó en la Ría de Vigo (Galicia, España). Específicamente, el evento de marea roja “Marea Roja” es el término utilizado para referirse a los Fenómenos Algales Nocivos (FAN), caracterizados por un aumento excesivo en el número de algas microscópicas que producen un veneno que afecta al ser humano y a los animales. fue detectado y reportado el 28 de junio de 2018 en la playa de Samil, dentro de la Ría de Vigo, con observaciones de aguas de color rojizo extendiéndose hasta la marina de Vigo. Las muestras de agua fueron obtenidas en la proximidad de la costa, y posteriormente, nueve meses después del evento, se analizaron 39 muestras de sedimento para investigar la deposición de quistes de resistencia en la misma zona geográfica, incluyendo el sitio de inicio de la floración y el punto de muestreo más lejano.
El evento de marea roja que desencadenó esta investigación se detectó inicialmente el 28 de junio de 2018 en la playa de Samil, en la Ría de Vigo. Esta floración masiva de Alexandrium minutum ocurrió durante el verano de ese año. Las observaciones de seguimiento sobre la dinámica de blooms tóxicos se realizaron a lo largo del mes de julio de 2018, evidenciando el movimiento de las aguas rojizas. Nueve meses después de la floración, específicamente en el contexto de la deposición de quistes de resistencia, se analizaron muestras de sedimento, proporcionando una visión a más largo plazo de las consecuencias del evento.
Las floraciones algales nocivas (FANs) han experimentado un aumento global en su ocurrencia e intensidad, lo que representa un desafío significativo para las pesquerías mundiales y el sector de la acuicultura sostenible, especialmente en áreas altamente productivas como las Rías Gallegas. La proliferación de Alexandrium minutumes particularmente preocupante, ya que produce toxinas paralizantes de mariscos (PSTs), causando el envenenamiento paralítico por mariscos (PSP) y resultando en prohibiciones periódicas de extracción de bivalvos. Comprender los factores detrás de la evolución y recurrencia de estas floraciones es esencial para desarrollar pronósticos fiables y mitigar los riesgos marinos asociados a la toxicidad marina, protegiendo tanto la salud pública como la economía local.
El estudio se realizó con el propósito de evaluar el estado fisiológico de la floración de Alexandrium minutum, analizando parámetros clave como la abundancia y el tamaño celular, el contenido de toxinas y de ADN, así como su evolución temporal. Un objetivo primordial fue estimar el potencial intrínseco de sexualidad de la floración, para entender la capacidad de las cepas para la formación de quistes de resistencia. Finalmente, el estudio buscó dilucidar los factores que mejor explican la evolución de la floración y los datos de enquistamiento obtenidos en el campo, para determinar la contribución de las condiciones ambientales frente a los aspectos genéticamente determinados en los grandes eventos de enquistamiento que marcan el fin de una floración.
La investigación implicó un análisis exhaustivo de diversas características de la floración. Se monitoreó la abundancia, el tamaño y el contenido de toxinas (especialmente GTX4) de las células de Alexandrium minutum a lo largo del tiempo. Un componente clave fue el análisis del contenido de ADN, que reveló la escasez de etapas sexuales y una disminución en la tasa de crecimiento mitótico. Para evaluar la formación de quistes de resistencia, se analizaron 39 muestras de sedimento nueve meses después del evento. Además, para estimar el potencial de reproducción sexual de los dinoflagelados durante el proceso de enquistamiento, se aislaron 43 cepas provenientes de distintas ubicaciones dentro de la floración y se realizaron 945 cruces controlados en laboratorio. Se observó reproducción sexual en el 86,46 % de los cruces, aunque con bajas tasas de compatibilidad entre cepas. Un estudio poblacional previo también indicó una similitud genética extremadamente alta entre las muestras de A. minutum a lo largo de 10 km.
Los hallazgos de este estudio, según los investigadores, sugieren que el bajo potencial intrínseco de sexualidad observado en la floración de Alexandrium minutumen la Ría de Vigo puede estar directamente relacionado con una baja variabilidad genética entre las cepas presentes. Esto contrasta con estudios previos que documentaron una alta diversidad genética en otras floraciones de A. minutum, donde se hipotetizó que esta diversidad surgía de la germinación continua de quistes de resistencia. La Dra. (c) Marta Sixto y el equipo han manifestado que: "Este estudio proporciona información sobre la dinámica de la reproducción sexual y los cambios fisiológicos en las floraciones de dinoflagelados nocivos, contribuyendo a la comprensión de la persistencia de las floraciones y los riesgos futuros.. Se destaca que las tasas de enquistamiento dependen tanto de la afinidad de apareamiento entre genotipos como de las condiciones ambientales.
La comprensión de las floraciones algales nocivas (FANs) , como la de Alexandrium minutum, sigue siendo un campo activo de investigación. Este estudio enfatiza que la contribución relativa de las condiciones fisiológicas celulares y los factores ambientales al evento final de reproducción sexual y enquistamiento aún no está completamente comprendida. Es crucial seguir investigando los aspectos fisiológicos que afectan la sexualidad y la influencia de factores ambientales aún desconocidos en la afinidad de los gametos. Un modelado HABs (por sus siglas en inglés Harmful Algal Blooms) más preciso requerirá integrar estos complejos mecanismos genéticos y ambientales para mejorar la capacidad de predecir la evolución y recurrencia de las floraciones, salvaguardando así los ecosistemas costeros y la acuicultura.
La reciente investigación sobre la floración de Alexandrium minutumen la Ría de Vigo en 2018 aporta una perspectiva innovadora, al destacar una baja variabilidad genética y un reducido potencial de reproducción sexual dentro de la propia floración, a pesar de la capacidad de las cepas para la sexualidad en laboratorio. La formación de quistes de resistencia es una estrategia vital para la dispersión y recurrencia de las floraciones algales nocivas, pero su éxito depende de una compleja interacción entre la afinidad de apareamiento de los genotipos y las condiciones ambientales floraciones algales que favorecen el enquistamiento. Este estudio subraya la necesidad crítica de desentrañar el equilibrio entre el potencial fisiológico de las células y los factores ambientales para lograr una gestión más efectiva y una acuicultura sostenible frente a futuros eventos de toxicidad marina en nuestras costas
EQUIPO DE INVESTIGADORES
| AUTORES | INSTITUCION |
|---|---|
| Marta Sixto | Centro Oceanográfico de Vigo, Instituto Español de Oceanografía (IEO- CSIC) Campus do Mar, Facultad de Ciencias del Mar, Universidad de Vigo |
| Patricio A. Díaz | Centro i~mar & CeBiB, Universidad de Los Lagos |
| Pilar Riobó | Instituto de Investigaciones Marinas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IIM-CSIC) |
| Francisco Rodríguez | Centro Oceanográfico de Vigo, Instituto Español de Oceanografía (IEO- CSIC) |
| Isabel Ramilo | Centro Oceanográfico de Vigo, Instituto Español de Oceanografía (IEO- CSIC) |
| Nuria Lluch | Centro Oceanográfico de Vigo, Instituto Español de Oceanografía (IEO- CSIC) |
| Rosa Isabel Figueroa | Centro Oceanográfico de Vigo, Instituto Español de Oceanografía (IEO- CSIC) |
Ideas Principales
La Singular Dinámica de la Floración Tóxica de Alexandrium minutum en la Ría de Vigo (2018)
La floración tóxica masiva de Alexandrium minutum observada en la Ría de Vigo en 2018 presentó características fisiológicas y reproductivas particulares, destacando una baja compatibilidad sexual y tasas de enquistamiento bajas, lo cual se vinculó posiblemente a una variabilidad genética restringida de las cepas dentro del bloo.
En el verano de 2018, la Ría de Vigo experimentó una floración tóxica o bloom de Alexandrium minutum, un dinoflagelado tóxico causante del Envenenamiento Paralítico de Mariscos (PSP), que alcanzó una densidad máxima de 745,470 células L⁻¹. En este evento, la toxina GTX4 fue predominante, aunque su producción por célula disminuyó con el tiempo. Los análisis de contenido de ADN revelaron una escasez de etapas sexuales y un decline en el potencial mitótico. Se registraron bajas tasas de enquistamiento, lo que se relacionó con la baja diferenciación genética de las cepas en la floración. Nueve meses después del bloom, los valores de deposición de quistes en el sedimento fueron generalmente bajos, lo que coincidió con el reducido número de etapas sexuales detectadas. Aunque la reproducción sexual fue posible en un alto porcentaje de cruces de cepas aisladas del bloom (86.46%), los índices de compatibilidad sexual fueron bajos (0.10–0.88). Esta evidencia sugiere un bajo potencial intrínseco de sexualidad para el bloom, lo que puede estar relacionado con su baja variabilidad genética y un origen restringido que se expandió rápidamente bajo condiciones ambientales favorables.
El Rol Crucial de la Reproducción Sexual y los Quistes de Resistencia en la Persistencia de las Floraciones Algales Nocivas (HABs)
La reproducción sexual y la formación de quistes de resistencia son estrategias de vida fundamentales en el ciclo de vida de dinoflagelados como Alexandrium minutum, permitiendo la persistencia y recurrencia de las Floraciones Algales Nocivas (HABs) al facultar la supervivencia en condiciones adversas y la siembra de nuevos blooms.
Aunque el crecimiento de Alexandrium minutum ocurre principalmente por división asexual, la reproducción sexual es una estrategia adaptativa que se activa bajo condiciones ambientales adversas y promueve la recombinación genética. Dentro del ciclo de vida de los dinoflagelados, este proceso comienza con la unión de células haploides que actúan como gametos, formando cigotos diploides. Estos cigotos, a su vez, desarrollan quistes de resistencia (una etapa bentónica) que pueden permanecer en los sedimentos por largos periodos de tiempo. En condiciones que restringen la proliferación celular, los quistes permanecen latentes, pero bajo condiciones ambientales favorables, germinan, liberando una nueva población que actúa como un inóculo para nuevos blooms (floraciones) en la columna de agua. La sexualidad, y por ende la formación de quistes y su germinación, son esenciales para la recurrencia de las Floraciones Algales Nocivas (HABs). Es importante destacar que las tasas de enquistamiento dependen tanto de la afinidad de apareamiento entre los genotipos tóxicos del bloom como de la presencia de condiciones ambientales específicas que favorezcan este proceso sobre la división celular del cigoto.
Interacción de Factores Ambientales y Genéticos en el Impacto Socioeconómico de Alexandrium minutum
Las Floraciones Algales Nocivas (HABs) de Alexandrium minutum constituyen un desafío significativo para la acuicultura sostenible y la salud pública, siendo su evolución y recurrencia el resultado de una compleja interacción entre las condiciones ambientales (incluyendo el cambio climático) y los aspectos genéticamente determinados de la población.
A lo largo de las últimas décadas, la ocurrencia e intensidad de las Floraciones Algales Nocivas (HABs) han aumentado a nivel mundial. Este incremento se atribuye, en parte, a las actividades humanas que conllevan a la eutrofización y, más ampliamente, al cambio climático, lo que ha resultado en alteraciones en las comunidades planctónicas. Para la pesca global y el sector de la acuicultura, estas floraciones representan un desafío considerable, ya que conllevan a prohibiciones periódicas de recolección debido a la acumulación de biotoxinas marinas en moluscos bivalvos, especialmente en las Rías Gallegas, una importante área de acuicultura. Alexandrium minutum es una especie de fitoplancton que produce toxinas paralizantes de mariscos (PSTs), el agente causante del Envenenamiento Paralítico de Mariscos (PSP). La producción de toxinas por célula de A. minutum está intrínsecamente ligada a factores ambientales como la baja salinidad y la limitación de fósforo. La variabilidad genética de las poblaciones de A. minutum también juega un papel crucial, ya que las diferencias genéticas entre las cepas pueden afectar la compatibilidad reproductiva y el éxito del enquistamiento. Un estudio durante la floración de 2018 en la Ría de Vigo utilizando SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) mostró una similitud extremadamente alta en las muestras de A. minutum recolectadas a lo largo de 10 km. Comprender las condiciones fisiológicas de las células y cómo estas interactúan con las condiciones ambientales y los aspectos genéticamente determinados es vital para entender la evolución de los Blooms y los datos de enquistamiento observados en el campo. Esta comprensión es fundamental para mejorar las previsiones de HABs y gestionar los riesgos marinos asociados.
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