Las algas fotosintéticas pueden sobrevivir en la oscuridad

Hace 66 millones de años, el impacto de un asteroide supuso la extinción masiva de tres cuartas partes de la vida en la Tierra. El resto de vida tuvo que luchar por su supervivencia y la investigación sobre aquellos tenaces individuos puede darnos información valiosa sobre cómo los organismos sobreviven en ambientes hostiles. Algunas especies de algas sobrevivieron a este impacto, un hallazgo que podría cambiar nuestra visión acerca de los procesos oceánicos globales.

Los cocolitóforos (Coccolithophoridae) son fotosintéticos y usan la energía del sol para producir sus alimentos, como la inmensa mayoría de las algas, pero con gran influencia en los océanos. Una secuela del impacto del asteroide fue que el planeta quedaría cubierto durante meses, con una oscuridad que sería la sentencia de muerte para muchos organismos fotosintéticos del planeta. Si a esto sumamos la lluvia radiactiva, una de las consecuencias fue la aniquilación de más del 90 por ciento de todas las especies de cocolitóforos. Pero otras aguantaron toda esta serie de cataclismos naturales.

La investigación se ha publicado en la revista New Phytologist, en un artículo titulado Osmotrophy of dissolved organic carbon by coccolithophores in darkness.

En la investigación, el equipo realizó experimentos de laboratorio que demostraban la posibilidad de que algunos cocolitóforos podían sobrevivir sin luz. De esta circunstancia se deduce que estos organismos deben tener otra forma de producir energía y de obtener el carbono que necesita para fabricar sus nutrientes.

“Hemos estado estancados en el paradigma de que las algas son únicamente organismos fotosintéticos, y durante mucho tiempo se ha ignorado su capacidad para alimentarse”, afirma Jelena Godrijan, primera autora del artículo y parte del equipo del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas. “Lograr que los cocolitóforos crezcan y sobrevivan en la oscuridad me parece sorprendente, especialmente si piensas en cómo lograron sobrevivir cuando animales como los dinosaurios no lo hicieron”.

El estudio ha revelado cómo algunas especies de cocolitóforos podrían utilizar compuestos orgánicos que no se han reconocido aún como fuente de carbono, en lugar del dióxido de carbono que usan las plantas. Tienen la capacidad de procesar compuestos orgánicos disueltos en el agua y utilizarlos de forma inmediata en un proceso que recibe el nombre de osmotrofia. La osmotrofia es la capacidad que tienen algunos organismos (también células) para obtener nutrientes mediante absorción osmótica de sustancias disueltas. Estos hallazgos pueden explicar cómo los cocolitóforos sobreviven en condiciones de oscuridad —en las que el umbral de luz para la fotosíntesis se ha sobrepasado— tales como el ocurrido tras el impacto de un asteroide o en las profundidades del mar. De alguna manera, los cocolitóforos pueden comportarse como heterótrofos y hasta ahora no lo sabíamos.

Los cocolitóforos son parte integral de los procesos que controlan el océano y atmósfera global, incluyendo el propio ciclo del carbono. Reciben el dióxido de carbono de la atmósfera, y son transportados al fondo del océano cuando mueren.

“Esto es muy importante para la producción de dióxido de carbono para la Tierra”, afirma William Balch, otro de los co-autores del estudio. “Si no tuviéramos esta bomba de carbono, el dióxido de carbono en nuestra atmósfera sería mucho más alto de lo que es ahora, probablemente más del doble”.

Relacionado con lo anterior, los cocolitóforos juegan un papel importante en la disminución de la acidez en los océanos, la cual puede afectar muy negativamente a organismos como los corales o los moluscos. Estas algas unicelulares están cubiertas de placas protectoras de carbonato de calcio, que se llaman cocolitos. Para fabricarlas, extraen el carbono del agua y, cuando mueren, se hunden hasta el fondo. En este proceso se alivia la acidez al enviar el carbono a las zonas más profundas. Acaba convirtiéndose en el suelo marino y, con el tiempo, en rocas sedimentarias, formando de este modo parte del ciclo del carbono. Se dice, por tanto, que los cocolitóforos influyen en el ciclo del carbono mediante dos “bombas”: la bomba biológica (los cocolitos pesados acaban hudiéndose) y la bomba de alcalinidad (disminución de alcalinidad mediante la calsificación).

“Los cocolitóforos están integrados dentro de los ciclos globales de una forma que nunca habíamos imaginado”, afirma Balch. “Esta investigación cambia realmente mi forma de pensar sobre las redes tróficas en regiones oscuras donde la fotosíntesis claramente no está sucediendo”.

Dado su tamaño microscópico y su gran distribución en el fondo de los océanos, los cocolitos son muy importantes como fósiles traza para resolver asuntos de estratigrafía.

Usaron cepas de Cruciplacolithus neohelis y Chrysotila carterae. En los experimentos realizados se usaron radiomarcadores para estudiar la cinética de absorción, así como la persecución de pulsos para examinar la captación de carbono. Consiguieren mantener activo el metabolismo de individuos hasta 30 días, con al menos un ciclo de división celular. Estudiaron la absorción de tres compuestos orgánicos: acetato, manitol y glicerol, frente a una muestra de control. Eligieron estos tres compuestos entre una gran variedad de compuestos orgánicos como posibles fuentes de carbono para los cocolitóforos y que ya había sido estudiado por los autores. El acetato es una sal orgánica con dos átomos de carbono y muy común en los ecosistemas marinos, como se comenta en el artículo. “Se ha descubierto que el manitol, un alcohol de azúcar con seis moléculas de carbono, es absorbido por algunas microalgas y tiene efectos estimulantes del crecimiento”, continúa afirmando el estudio para justificar la elección. Respecto al último, “varias cepas de algas pueden absorber y crecer rápidamente con glicerol”. Es un compuesto de poliol con tres átomos de carbono.

Pero quieren ir más allá. Los investigadores quieren realizar experimentos en los océanos para observar cómo los cocolitóforos absorben nutrientes en su entorno natural, especialmente en la oscuridad. Esperan que su trabajo ayude a revelar más sobre estos organismos, su importancia y su complejo papel en nuestro planeta.

“Los cocolitóforos son criaturas diminutas, pero tienen un impacto tan grande en toda la vida que la mayoría de las personas no son conscientes de ello”, dijo Godrijan. “Me produce esperanzas para nuestras propias vidas el ver cómo cosas tan pequeñas pueden tener tanta influencia en el planeta”.