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Océanos de Ciencia

Los mares y océanos han motivado desde siempre a los científicos. La necesidad de orientarse en un entorno cambiante nos ha hecho mirar al cielo y conocer los astros y sus movimientos, hemos creado instrumentos de navegación en los que se dan la mano arte, ciencia y tecnología, y han tenido lugar grandes expediciones científicas que han cambiado la visión del mundo y de nosotros mismos. De todo ello nos habla Manuel Díez Minguito.

El extraño caso del animal que realizaba la fotosíntesis.

Mesodinium rubrum - Océanos de Ciencia podcast - Cienciaes.com

En esta nueva entrega de Océanos de Ciencia conoceremos a unos versátiles organismos que no parecen encajar del todo en la clasificación tradicional que hace la Biología entre organismos consumidores y organismos productores.

La Ecología define a los organismos que producen su propio alimento como productores o autótrofos. Estos organismos productores fabrican su propia comida mediante la fotosíntesis. Pueden realizar la fotosíntesis porque están dotados de una extraordinaria maquinaria celular. Esta maquinaria les permite, haciendo uso de la luz solar, sintetizar moléculas orgánicas complejas que necesitan para alimentarse a partir moléculas inorgánicas simples (CO2 y H2O). Ejemplos de organismos productores son las plantas verdes, que podemos encontrar tanto en ecosistemas terrestres como marinos. Entre los terrestres podríamos mencionar la humilde pero nutritiva lechuga, y entre los marinos la Posidonia Oceanica, tan representativa de nuestro Mar Mediterráneo y tan amenazada hoy en día.

El otro gran grupo está compuesto por los consumidores, también llamados heterótrofos. Estos no producen su propio alimento; sino que, para alimentarse, dependen de la energía y materia que extraen de alimentos ya producidos de su entorno. Ejemplos de consumidores serían las vacas, que consumen plantas (son mamíferos herbívoros), o los tiburones, que consumen otros animales (son peces carnívoros). O nosotros mismos, los humanos, que comemos tanto plantas como otros animales.
Hasta aquí, esta es la clasificación clásica que la Ecología hace de los organismos en función de cómo estos obtienen su alimento. Sin embargo, existen otros curiosos organismos, denominados mixótrofos, que son, digamos, una mezcla, un… híbrido de los anteriores: son capaces de cambiar la forma de cómo obtienen el alimento dependiendo de las condiciones ambientales.

Vemos que lo que ha sido toda una revolución en el mercado automovilístico —coches híbridos que consumen menos carburante porque a la vez generan su propia energía— ha sido una realidad en la naturaleza desde hace millones de años.

Uno de estos híbridos es el Mesodinium Rubrum, un versátil microorganismo que forma parte del plankton marino. Aunque en su nombre científico el griego y el latín se han mezclado hasta un punto francamente preocupante, también nos da pistas sobre su aspecto físico. Mesodinium indica que lleva un anillo central. Diremos además que ese anillo lleva pelillos (o cilios), pero esto último no está reflejado en su nombre científico. El segundo término, Rubrum, simplemente nos dice que es de color rojizo. Así que, coloquialmente, podríamos llamarlo como ‘’el bicho rojo que lleva un cinturón peludo muy apretado’’.
Este nuestro Rubrum, como lo llamaremos de aquí en adelante por abreviar, es responsable de numerosas mareas rojas en zonas costeras cuando, con las condiciones adecuadas, prolifera, se multiplica en exceso y se presenta en el agua en muy elevadas concentraciones. A diferencia de otras proliferaciones de algas tóxicas en la costa, ésta, afortunadamente, es en principio inofensiva para los humanos.

Lo que hace especial a los Rubrum es que, como los modernos coches híbridos, pueden cambiar su fuente de energía. Habitualmente son consumidores: obtienen sus nutrientes consumiendo fitoplancton y algas. Pero cuando los niveles de luz se incrementan (en primavera, verano o en aguas con poca turbidez) la energía solar es la apuesta ganadora. El Rubrum es capaz de adaptar maquinaria celular de sus presas y modificar la suya propia para empezar a producir su propio alimento usando la luz solar. Para que nos entendamos, es algo así como si nosotros, tras ingerir una suculenta ensalada verde, fuéramos capaces de realizar la fotosíntesis, y así no tuviésemos que volver a cocinar durante una temporada.

Con una mirada más amplia, en el mundo animal, aunque pueda resultar extraño, existen muchos otros casos similares de uso (o abuso) de partes de organismos para beneficio propio. Por ejemplo, algunos protozoos roban cloroplastos y otros orgánulos o partes de células vegetales para su propio uso. Esto se denomina cleptoplastia (que en castellano podría interpretarse como ‘’moldeado de material robado’’).
Se piensa que esta especie de insurrección biológica, en la cual ciertos organismos no están exclusivamente controlados por lo que su ADN dicta, pudo jugar un papel importante en la evolución de la vida en la Tierra. Ciertamente supone una ventaja evolutiva significativa de unas especies frente a otras. Y vemos que no es posible entonces distinguir de forma tan sencilla entre organismos productores y organismos consumidores.

También hay casos notables de cooperación y beneficio mutuos que proporcionan ventajas evolutivas a los cooperantes. Se piensa que orgánulos celulares como cloroplastos y mitocondrias (que son orgánulos productores de energía y presentes en células con núcleos) fueron originalmente organismos independientes o parte de otros que fueron encapsulados en los cuerpos de células más grandes. De hecho, las mitocondrias hasta conservan su propio ADN: el ADN mitocondrial. Algunos corales también consiguen aprovechar la energía solar incorporando algas simbióticas en ellos. Este comportamiento, conocido como endosimbiosis, fue propuesto en 1960 por la bióloga estadounidense Lynn Margulis y supuso una auténtica revolución en cómo se entendía y se entiende la microbiología.

Pero volviendo con nuestro Rubrum, ¿cómo integra éste la maquinaria celular de sus presas? Pues, aparentemente, al comer algas, digiere la mayor parte de los componentes celulares, pero no los cloroplastos, que son los orgánulos de las células vegetales donde tiene lugar la fotosíntesis. El Rubrum incorpora los cloroplastos a su organismo y de alguna manera es capaz de (entre comillas) conectarlos a su propia maquinaria celular. Eso le permite realizar la fotosíntesis. Cómo lo consigue exactamente y por qué le funciona es aún un reto para la ciencia, un misterio por resolver.

Recientemente se han dado nuevos pasos para descifrar el misterio. Se ha descubierto que el Rubrum no simplemente adquiere cloroplastos de las células ingeridas, sino también algunas partes del núcleo celular que le aportan información genética fundamental. Este comportamiento es un poco más avanzado que la cleptoplastia, de la antes hablábamos. No es simplemente un robo de cloroplastos o maquinaria, sino también un robo del manual de instrucciones para hacer uso de ella y poder manipularla según sus necesidades. Esto permite al Rubrum, siguiendo el libro de instrucciones del núcleo robado, optimizar el uso de los cloroplastos robados y fabricar otros nuevos, entre otros procesos.

Sin embargo, lo bueno para el Rubrum no dura para siempre. Al final, las partes robadas del núcleo celular se deterioran por el uso continuado y dejan de ser útiles. Al igual que a un manual instrucciones, al final, de tanto uso, se le empiezan a caer las páginas. Es en ese momento cuando el Rubrum tiene que volver a buscar algas de las cuales alimentarse. Solo si volviera a encontrar las condiciones ambientales adecuadas, volvería a adaptar su maquinaria celular para de nuevo producir su propio alimento usando la luz solar.

REFERENCIAS
- Crawford (1989) Mesodinium Rubrum: the phytoplankter that wasn’t. Mar. Ecol. Prog. Ser. 58:161-174.
- Moeller, Peltomaa, Johnson y Neubert (2016) Acquired phototrophy stabilizes coexistence and shapes dynamics of an intraguild predator and its prey. Ecology Letters 19: 393-402.
- Schanker (2017) It’s an Animal! It’s a Plant! No, It’s an Amazing Acquired Phototroph!. Oceanus Magazine. Vol. 52, No. 2.
- Hansen y Fenchel (2006) The bloom-forming ciliate Mesodinium rubrum harbours a single permanent endosymbiont, Mar. Biol. Res. 2:3, 169-177.


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