Cuando estamos frente al mar, un lago o un río, disfrutando del paisaje y de sus aguas, pocas veces meditamos sobre los organismos que las habitan, mucho menos si éstos escapan a nuestra vista, por ser microscópicos. En una sola gota de agua de mar es posible encontrar una gran diversidad de organismos con diferentes formas; muchas de ellas son microscópicas obras de arte que parecen inspiradas en una película de ciencia ficción.
El conjunto de microorganismos —tanto vegetales como animales—, que son arrastrados por los movimientos del agua en su ir y venir, es conocido con el nombre de plancton, palabra de origen griego que significa errante o vagabundo. Una parte del plancton es el fitoplancton (phyto proviene del griego y significa planta), y es de vital importancia para el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos. Estos organismos son llamados así porque comparten con las plantas terrestres la capacidad de realizar fotosíntesis y, por esto último, también se les denomina microalgas(figura 1).
El fitoplancton está formado por plantas microscópicas constituidas por una sola célula, aunque también pueden agruparse en colonias. Dentro de este universo, uno de los grupos más abundantes en el mar es el de los llamados dinoflagelados, cuyo nombre deriva de las palabras dino (rotar) y flagellum (látigo), lo que hace alusión, tanto al movimiento que realizan estos organismos en su desplazamiento, como a la presencia de flagelos.
Los dinoflagelados
De las más de 5,000 especies conocidas que forman el fitoplancton en los océanos,1 alrededor de 2,000 son dinoflagelados;2 los cuales presentan una morfología muy característica: son unicelulares y poseen un par de estructuras alargadas llamadas flagelos, semejantes a látigos, los cuales, por su ubicación (uno longitudinal y otro transversal que envuelve a la célula), permiten a los dinoflagelados realizar movimientos giratorios y de avance. Además, poseen un núcleo grande llamado dinocarion con cromosomas siempre visibles (figura 2).
A pesar de ser tan pequeños —entre 10 y 100 micrómetros (un micrómetro es la milésima parte de un milímetro)—, los dinoflagelados pueden producir su propio alimento, mediante la fotosíntesis, aprovechando para ello la energía solar y algunos compuestos inorgánicos, aunque algunas especies se alimentan de otros organismos y la mayoría tiene la capacidad de combinar ambos mecanismos de nutrición. Los dinoflagelados han sido considerados tanto un grupo nocivo como benéfico; analizaremos los posibles daños y, para ello, conviene conocer qué es un florecimiento algal.
Florecimientos algales
En ocasiones, podemos observar un cambio en la coloración del agua de mar, debido a los pigmentos de una o varias especies de microalgas que llegan a ser muy abundantes; estos eventos son conocidos como mareas rojas, aunque no en todos los casos el agua se torna rojiza, pues la coloración dependerá de la especie de microalga que predomine y ésta puede ser de color verde, marrón, amarillo, azul o blanco lechoso. Por ello, los investigadores utilizan el término florecimientos algales para referirse a la multiplicación explosiva y la acumulación de una o más especies de microalgas.
Dichos florecimientos suelen ocurrir cuando existe abundancia de compuestos químicos necesarios para el desarrollo de las microalgas, como suficientes nutrientes, condiciones favorables de luz, temperatura y salinidad, que favorecen los procesos de reproducción y mantenimiento de las especies.
Los florecimientos algales se presentan de forma natural, sin embargo, se ha comprobado que algunas actividades humanas promueven su aparición, tales como el uso de fertilizantes en la agricultura y acuacultura, así como la descarga de aguas de desechos domésticos e industriales a los mantos acuíferos y a otros cuerpos de agua costeros; situación que incrementa la cantidad de nutrientes que llega al mar, convirtiéndose en alimento para las microalgas.
Dinoflagelados dañinos
Cadenas de células del dinoflagelado tóxico Gymnodinium catenatum, durante un florecimiento algal ocurrido en Mazatlán, Sinaloa, marzo abril/2013. Créditos: Laboratorio de Biotoxinas Marinas ICML, UNAM.
Los florecimientos algales pueden representar un problema, dependiendo de la especie de microalga, sin que ocurra necesariamente un cambio de coloración en el agua. De entre los grupos del fitoplancton, los dinoflagelados son los que ocasionan la mayor proporción de florecimientos algales nocivos, pues provocan daños al ser humano y a al resto de los organismos de ambientes acuáticos; por ejemplo, algunas especies son productoras de potentes venenos o toxinas, la mayoría de las cuales son dinoflagelados (aproximadamente 72 especies).3 Aunque el grupo de dinoflagelados tóxicos es reducido, el impacto en la economía, la salud de las personas y los ecosistemas es significativo.
Para ilustrar los efectos de los dinoflagelados tóxicos, tomemos el caso de los moluscos bivalvos, como ostras, mejillones, almejas, etc., los cuales filtran el agua de mar, para alimentarse de las partículas contenidas en el agua. Cuando sobreviene un florecimiento algal ocasionado por microalgas tóxicas, estos moluscos las ingieren y, por un tiempo, almacenan las toxinas en sus tejidos; si estos moluscos, a su vez, son consumidos por el ser humano, pueden causarle graves problemas de salud.
Algunas toxinas pueden provocar al ser humano problemas gastrointestinales y neurológicos o, incluso, la muerte, dependiendo de la cantidad de molusco consumido, el tipo de toxina producida por el dinoflagelado y la susceptibilidad del individuo (edad, condición de salud, peso).
De 1979 a 2011, se han registrado 457 casos de intoxicación humana y 24 decesos por el consumo de mariscos contaminados por toxinas paralizantes en el Pacífico mexicano; 4 pero, en los ecosistemas acuáticos, las toxinas pueden afectar también a peces, aves y mamíferos marinos.
A continuación, presentamos una clasificación de las toxinas marinas producidas por los dinoflagelados, de acuerdo con sus efectos observados en los seres humanos: 5
◂ Toxinas paralizantes: éstas causan problemas gastrointestinales (náuseas, vómitos y diarreas), afectan la transmisión neuromuscular y, en casos graves, provocan una parálisis respiratoria.
◂ Toxinas diarreicas: afectan el balance de iones dentro de las células, la neurotransmisión, el ciclo celular y, como su nombre lo indica, también afecta el sistema digestivo y pueden promover la formación de tumores.
◂ Neurotoxinas: han sido asociadas a la mortandad de grandes cantidades de peces, ya que las toxinas pasan a través de sus branquias, provocando lisis o rompimiento celular.
◂ Toxinas azaspirácidas: provocan náusea, vómito, diarrea grave y calambres en estómago.
◂ Ciguatoxinas: son un ejemplo de las toxinas que pueden afectar al ser humano por el consumo de peces carnívoros (por ejemplo, la barracuda) y ocasionan problemas neurológicos.
El aspecto benéfico de los dinoflagelados
Dinoflagelado Noctiluca scintillans, alimentándose del dinoflagelado tóxico Gymnodinium catenatum. Créditos: Laboratorio de Biotoxinas Marinas ICML, UNAM.Si bien los dinoflagelados pueden causar serios estragos en la salud humana y en el ecosistema, también resultan benéficos; pues, como parte del fitoplancton, son la base de la cadena alimenticia de moluscos filtradores, como ostiones y almejas, peces herbívoros, larvas de peces, crustáceos, etc. Así mismo, gracias a que realizan fotosíntesis para obtener su alimento, generan oxígeno útil en la vida de muchos organismos y del ser humano.
El estudio de las toxinas de microalgas ha permitido conocer su mecanismo de acción, así como la comprensión de importantes procesos celulares. De tal modo, se ha descubierto que estas toxinas poseen un gran potencial biotecnológico aplicable en la producción de medicamentos.
Al analizar sustancias aisladas de dinoflagelados tóxicos, se descubrió su potencial importancia en la medicina, pues, entre ellas destacan toxinas muy potentes como antimicóticos, mientras que otras pueden ser utilizadas en el combate de cáncer, como agentes quimioterapéuticos; además, está la posibilidad de utilizar las toxinas de tipo paralizante como anestésicos de efecto prolongado.6
¿Benéficos o dañinos?
A pesar de que los dinoflagelados poseen un tamaño microscópico y limitado movimiento, son organismos fascinantes, capaces —ciertamente— de causar daños irreparables, como la muerte de seres humanos y de otros organismos, pero, a la vez, brindan una esperanza para el tratamiento de enfermedades tan dañinas como el cáncer.
Es por lo anterior que, actualmente, en el ámbito mundial, hay esfuerzos orientados a monitorear las poblaciones de dinoflagelados y estudiar sus toxinas, para prevenir intoxicaciones en humanos, así como para comprender su biología, toxicología y el uso potencial de sus toxinas con fines benéficos. Pero, antes de tomar postura, es importante reconocer los efectos que estos microorganismos pueden tener en nuestra vida.
Autores:
Tomasa del Carmen Cuéllar Martínez es Bióloga por la Universidad de El Salvador, Maestra en Ciencias del Mar y Limnología, Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, Mazatlán-UNAM. Su línea de interés es Fitoplancton y florecimientos algales nocivos.
Rosalba Alonso Rodríguez es Bióloga Pesquera por la Universidad Autónoma de Sinaloa, Maestra en Ciencias del Mar por la Universidad Nacional Autónoma de México, Doctora en Ciencias en uso, manejo y conservación de los recursos naturales, por el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste S.C. Es investigadora titular A en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, Mazatlán-UNAM. Línea de interés: Ficotoxinas y sus efectos sobre organismos.
Agradecimientos:
Este artículo es producto del curso de posgrado de la UNAM “Análisis y redacción de textos científicos con énfasis en sistemas acuáticos”, impartido por las profesoras: Dra. Ma. Dolores Flores Aguilar, Dra. Ana Carolina Ruiz Fernández y Dra. Rosalba Alonso Rodríguez. Las autoras agradecen a Adreissa Paéz sus valiosas observaciones para mejorar este documento.
Referencias
1. A. Daranas, M. Norte, J. Fernández (2011). “Toxic Marine Microalgae”. Toxicon, 1101-1132.
2. K. Matsuoka, Y. Fukuyo (2000). Technical Guide for Modern Dinoflagellate Cyst Study. WESTPAC-HAB/WESTPAC/IOC. Japón. 29 pp.
3. O. Moestrup, R. Akselman, G. Cronberg, M. Elbraechter, S. Fraga, Y. Halim, G. Hansen, M. Hoppenrath, J. Larsen, N. Lundholm, L. N. Nguyen, A. Zingone (eds., 2009 onwards). IOC-UNESCO Taxonomic Reference List of Harmful Microalgae. Disponible en: http://www.marinespecies.org/HAB (último acceso:7 de marzo de 2012).
4. COFEPRIS, 2012. Antecedentes en México. Comisión Federal para la Protección contra riesgos sanitarios, México. Última modificación: 17/11/2011, DMZCOF\mcastillo. Consultada 5/febrero/2012.
5. A. Zaccaroni, D. Scaravelli (2007). « Toxicity of Sea Algal Toxins to Human and Animals”, en E. Valtere, L. Barsanti, A. Passrelli, P. Gualtieri, Springer, Algal toxins: nature, ocurrence, effect and detection, Italia. 398 pp.
6. F. García, J. Gallardo, A. Sánchez, M. Cerón, E. Berlarbi, Y. Chisti, E. Molina, (2007). “Biotechnological Significance of Toxic Marine Dinoflagellates”. Biotechnology Advances, 25,
176–194.
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