3 animales que hacen la fotosíntesis (y no el de siempre)

Aparte del famoso ejemplo de ‘Elysia chlorotica’, existen muchos más animales que capturan cloroplastos o células de algas para hacer la fotosíntesis.

Normalmente, se ha considerado que los únicos organismos capaces de realizar la fotosíntesis han sido las cianobacterias, las algas y las plantas. En parte es cierto, son los únicos organismos capaces de sintetizar la clorofila, molécula esencial para el desempeño de esta función metabólica.

En las cianobacterias, células procariotas sin núcleo, la maquinaria molecular que realiza la fotosíntesis se encuentra libre en el cuerpo celular. Las algas y plantas, sin embargo, son organismos formados por células con núcleo y tienen la maquinaria molecular de la función fotosintética en unos orgánulos celulares llamados cloroplastos.

Tradicionalmente, se pensaba que de los organismos formados por células eucariotas, solo podían hacer la fotosíntesis aquellos que tienen la capacidad de reproducir sus propios cloroplastos y su propia clorofila. Hasta que se descubrió el proceso de cleptoplastidia o cleptoplastia. Así se denomina al proceso por el cual un organismo —como un protozoo o un animal— captura los cloroplastos o las células enteras de las plantas o algas que consume, y los conserva y mantiene en su organismo. Como toda la maquinaria fotosintética se encuentra en el cloroplasto, este sigue fotosintetizado.

Estrictamente hablando, la fotosíntesis la realiza el cloroplasto, y no el animal en sí, que solo aprovecha sus beneficios. Claro que si asumimos el proceso en sentido estricto, tampoco son las plantas las que hacen la fotosíntesis, sino los cloroplastos que contienen, descendientes de cianobacterias ancestrales.

Efectivamente, en términos evolutivos, esos cloroplastos son, en origen, bacterias fotosintéticas que en algún momento, hace miles de millones de años, se asociaron con las células eucariotas en una simbiosis interna y permanente. Esta endosimbiosis no solo explica el origen bacteriano de los cloroplastos, sino también el de las mitocondrias. Pero ese es otro tema.

Pero regresando a los animales que realizan cleptoplastidia, a diferencia de las plantas y las algas, no suelen tener la maquinaria bioquímica que permita reproducir los cloroplastos capturados, y el mantenimiento no es indefinido; con el tiempo terminan degradándose. Por lo que los secuestradores de cloroplastos se ven obligados a tener un aporte más o menos constante.

El proceso fue descubierto en Elysia chlorotica, una babosa de mar del grupo de los Sacoglossa, por la investigadora Hillary H. West, en 1979, y fue el punto central de su tesis doctoral. Pero, aunque desde entonces, ese curioso animal se ha tomado como ejemplo para hablar de cleptoplastidia, hoy conocemos otros muchos animales con esa capacidad.

Un ejemplar de dragón azul. CC Richard Ling.
Un ejemplar de dragón azul. CC Richard Ling.

Pteraeolidia ianthina, el dragón azul

El dragón azul (Pteraeolidia ianthina) se agrupa también de lo que comúnmente llamamos “babosas de mar” o nudibranquios, entre los que se encuentran varios grupos. Los que practican la cleptoplastidia suelen ser nudibranquios miembros del grupo Sacoglossa, como Elysia chlorotica. Sin embargo, el dragón azul es un Cladobranchia, un grupo distinto de babosas de mar.

Se trata, por tanto, de una especie evolutivamente alejada de Elysia chlorotica. Además, a diferencia de esta, el dragón azul no es verde. Su cuerpo es traslúcido, y tiene unas expansiones, llamadas ceratas, que pueden variar desde un pardo casi dorado hasta un azul eléctrico.

En este caso, la cleptoplastidia no se aplica a los cloroplastos de las plantas o de las algas que consume, sino a algas unicelulares completas del grupo de los dinoflagelados, concretamente, del género Symbodinium. Son algas de color pardo, que son capturadas y encerradas en vacuolas del endodermo, donde se conservan, continúan fotosintetizando, y le dan al animal su tonalidad parda.

Un ejemplar vivo de ‘Baicalellia solaris’,
Un ejemplar vivo de ‘Baicalellia solaris’, en microscopio óptico (izquierda) y de fluorescencia (derecha). Fuente: DOI 10.1126/sciadv.aaw4337

Baicalellia solaris, el platelminto que fotosintetiza

Más allá de las babosas de mar es posible encontrar animales fotosintéticos
Encontramos este comportamiento en animales tan distantes desde el punto de vista evolutivo como los platelmintos. Ese es el caso de Baicalellia solaris, un gusano plano marino de forma redondeada y de menos de un milímetro de diámetro. Se alimenta de diatomeas, que distribuye por su cuerpo trasparente. Aparte de las algas capturadas, lo único que está pigmentado en este gusano son sus ojos.

Una particularidad de Baicalellia solaris es que es la única especie conocida de su género que realiza cleptoplastidia, y que, por tanto, realiza la fotosíntesis. Al tratarse de un animal tan pequeño y plano, con muy poco volumen y mucha superficie expuesta a la luz, tiene la ventaja de que la eficiencia fotosintética puede llegar a acercarse, en magnitud, a la que tienen algunas algas. No obstante, hay mucho sobre estos animales que aún desconocemos. Experimentar con estos animales es muy complicado, porque de momento no pueden ser cultivados, solo se pueden llevar a cabo experimentos con platelmintos capturados directamente del medio natural y mantenidos con vida.

Una salamandra de manchas amarillas
Una salamandra de manchas amarillas

Ambystoma maculatum, el único vertebrado fotosintético

La mayor parte de los animales que practican la cleptoplastidia son invertebrados. Todos, excepto uno: la salamandra de manchas amarillas (Ambystoma maculatum). Este anfibio captura y retiene en su piel células del alga verde Oophila amblystomatis, con la que establece una relación de simbiosis.

Esta relación de beneficio mutuo se observa sobre todo durante el desarrollo embrionario. El embrión que crece dentro del huevo necesita respirar, y produce amoniaco como residuo, que es tóxico para él. Por otro lado, el amoniaco es una fuente óptima de nitrógeno para las algas que forman esta simbiosis, las cuales, por fotosíntesis, producen oxígeno que el embrión de la salamandra puede emplear para respirar.

En este caso son las algas las que penetran en el cuerpo del embrión a través del sistema digestivo durante su formación. Permanecen en el organismo mientras se desarrolla, manteniéndose en su cuerpo durante toda su vida; se reproducen en su interior, algo excepcional que no suele suceder en los animales con cleptoplastidia; y se transmiten a los huevos. Se trata de una forma de endosimbiosis que, hasta donde conocemos, es única en el mundo.

REFERENCIAS:

Burghardt, I. 2008. Symbiosis between Symbiodinium (Dinophyceae) and various taxa of Nudibranchia (Mollusca: Gastropoda), with analyses of long-term retention. Organisms Diversity & Evolution, 8(1), 66-76. DOI: 10.1016/j.ode.2007.01.001

Van Steenkiste, N. W. L., Stephenson, I., et al. 2019. A new case of kleptoplasty in animals: Marine flatworms steal functional plastids from diatoms. Science Advances, 5(7), eaaw4337. DOI: 10.1126/sciadv.aaw4337

West, H. H. 1979. Chloroplast symbiosis and development of the ascoglossan opisthobranch Elysia chlorotica [Northwestern University]. https://www.proquest.com/openview/5d4fe23e5a134bd768c8ff4481829c12/1?pq-origsite=gscholar&cbl=18750&diss=y

 

Vary (Álvaro Bayón)

Vary (Álvaro Bayón)

Soy doctor en biología, especializado en especies invasoras. Intento divulgar sobre ciencia y naturaleza mientras lucho férreamente contra las pseudociencias y el pensamiento mágico. Cuando me queda tiempo, cazo pokémon y hago artesanía. Además, soy (un poco) adicto al twitter.

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