Estudio científico revela que esponjas tienen la capacidad de resistir al cambio climático

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Observar la respuesta de las esponjas antárticas al cambio climático es el tema principal del artículo “Temporal stability of bacterial communities in Antarctic Sponges” (en español: Estabilidad temporal de las comunidades bacteriales en esponjas antárticas) publicado en la revista científica Frontiers in Microbiology y que fue realizado por los investigadores del Departamento Científico del Instituto Antártico Chileno (INACH), César Cárdenas, Alejandro Font, Rodolfo Rondón y Marcelo González, con la colaboración del investigador del Centro GEOMAR de Kiel, Alemania, Georg Steinert.

Es importante explicar que las esponjas marinas son capaces de albergar comunidades microbianas densas, diversas y específicas. Dichos microorganismos viven estrechamente asociados a estos invertebrados marinos; en palabras simples, estas mantienen una relación simbiótica que favorecen su existencia. “El estudio se centra en ver cómo el microbioma – que es como se llaman estas comunidades que viven asociadas- se comporta en el tiempo, si tienen la capacidad de ser estables, resistentes o si se ven afectadas por los cambios ambientales”, aclaró el Dr. César Cárdenas.

Gran parte del conocimiento actual sobre su diversidad y el rol que cumplen las diferentes bacterias, es decir, cómo les sirve a estos invertebrados marinos, está basado mayoritariamente en especies que habitan principalmente en aguas tropicales y templadas. Pese a que algunos estudios anteriores ya habían analizado el microbioma de algunas esponjas antárticas, no existía conocimiento previo sobre los patrones temporales (estabilidad) de estas comunidades bacterianas.

Para llevar a cabo esta indagación, se registraron los patrones temporales de las comunidades bacterianas de cuatro especies de esponjas (Mycale (oxymicale) acerata, Isodictya sp., Hymeniacidon torquata y Tedania (Tedaniopsis) wellsae) durante tres veranos (2016 al 2018) en la isla Doumer, archipiélago de Palmer, en una zona cercana a la base Yelcho en la península Antártica. “Primero hicimos una línea base de qué había, elegimos uno de los sitios y ahí realizamos un marcaje de esponjas; en una primera instancia llegamos a marcar sesenta muestras. Fue un trabajo no menor ir todos los días; yo conseguía marcar tres o cuatro por buceo. Entonces de las 60 que marcamos el primer año, se encontraron siete en total. Al año siguiente encontramos solo cinco de las siete y esas cinco las volvimos a encontrar al tercer año, relata Cárdenas, quien añade que esto se explica por el fuerte efecto de los icebergs, los cuales impactan el fondo, removiendo y matando los organismos que viven en el fondo marino.

Posteriormente, se extrajo el ADN de tejido de esponja interno y externo para obtener las comunidades bacterianas, y se emplearon análisis computacionales (bioinformáticos). “Cabe destacar que en el INACH contamos con un equipo de personas que se ha capacitado a través de colaboración internacional y que ha desarrollado una experticia en términos de análisis bioinformáticos. Además contamos con la infraestructura de servidores computacionales en nuestro laboratorio, complementado al acceso a plataformas de análisis bioinformáticos en Francia y Suecia. Entonces, a través de eso y con colegas de otros países hemos podido emplear esas herramientas que nos han ayudado a caracterizar cómo son estas comunidades simbiontes y, a la vez, nos permite modelar y ver cómo son las funciones de determinados grupos taxonómicos de bacterias”, explica el biólogo marino del instituto polar.

Según Cárdenas, una de las conclusiones a las que se puede llegar con esta investigación es que “estamos identificando el rol de las esponjas en el ecosistema antártico, algo que solo sabíamos por extrapolaciones del conocimiento en otras latitudes. Estamos identificando cuáles son estos roles y comenzando a entender cuál es su importancia. Por ejemplo, es sabido que ellas filtran nutrientes y los hacen disponibles para otras especies. Ahora también estamos empezando a entender el rol de las bacterias, su relevancia en el metabolismo de la esponja y ver cómo el microbioma de la esponja se comporta. Esto nos ayuda a entender de qué modo estos organismos que viven en el fondo y que son muy dominantes en el ecosistema antártico, van a responder al escenario de cambio climático”.

Ganar o perder en escenarios de calentamiento global

Las esponjas son buenos indicadores de los cambios ambientales, ya que son especies marinas que no se mueven y no tienen la capacidad de irse a otros lugares. Por mucho tiempo se pensó que las esponjas iban a ser “perdedoras” en un escenario con alzas de temperaturas. Sin embargo, se está viendo que hay especies que tienen la capacidad de responder. Si estas se viesen afectadas, todos los roles que juegan para el ecosistema y sus funciones que cumplen para otros organismos se perderían. Con estudios como este, se está entendiendo que algunas especies lograrían (al menos en estos rangos de temperatura que están siendo probados) sobreponerse al aumento de la temperatura porque sus bacterias son muy estables y se mantienen en un balance.

De igual manera, estos invertebrados marinos responden a patrones muy específicos. “Con el retroceso de las plataformas de hielo, se han encontrado comunidades de esponjas bien establecidas luego de un par de años, otro paradigma que se ha logrado romper, ya que se pensaba que las esponjas de agua fría eran de crecimiento muy lento, pero ahora sabemos que son muy plásticas, por eso algunas tienen capacidad de responder más rápido porque aprovechan estos eventos. Las esponjas que estudiamos son capaces de resistir a estos cambios, incluso con temperaturas fuera de lo normal que se dan en algunas zonas”, puntualiza Cárdenas.

El desafío a futuro es estudiar cómo reaccionan estas mismas especies en lugares que son más estables. “Por ejemplo, en bahía Margarita la variación de temperatura no parece ser tan fuerte, entonces quizás esas mismas especies, los individuos que están ahí, no tienen la misma respuesta que las que encontramos en las cercanías de Palmer. Este es uno de los temas que abordaremos en un futuro. La parte más difícil ya la logramos, que fue monitorear las mismas esponjas y hay pocos estudios que hacen lo mismo: uno en Carolina del Norte, Estados Unidos, y otro en Nueva Zelandia. Hasta ahora los estudios temporales del microbioma se basan en que se va a muestrear, colectas y luego vas en otra época de nuevo; entonces, tienes una idea de que es temporal, pero no son los mismos individuos. Esa dificultad ya la vencimos y sabemos que funciona. Esperamos volver a hacer algo similar para seguir entendiendo cómo se comportan en diferentes zonas y con distinto grado de variabilidad de temperatura”, concluyó.

Ciencia de alto impacto

El director del INACH, Dr. Marcelo Leppe Cartes, enfatizó que esta es una de las investigaciones que se consideran de base para el establecimiento de la diversidad biológica en el océano Austral. Trabajo científico sobre un organismo marino de difícil estudio sobre el cual se ha documentado en la última década lo que no se había podido hacer en 40 o 50 años.

“El estudio del phylum Porifera, al cual pertenecen las esponjas, ha sido bastante limitado en el tiempo; el conocimiento sobre las esponjas antárticas se ha incrementado de manera significativa desde que el Dr. César Cárdenas ha desarrollado sus actividades de investigación en este sector del océano Austral. Y si bien las esponjas son poco conocidas, su microbioma, el hábitat que se genera para las bacterias asociadas a ellas, es mucho menor todavía. Por lo tanto, esto representa un avance importante en las esponjas, no solo como un organismo sino como el hospedero de una gran comunidad de microorganismos que viven asociado a ellos y que se encuentran también en riesgo”, señala.

Leppe recalca, además, que es de suma importancia que los investigadores puedan dar a conocer sus trabajos en revistas científicas de primer nivel. “Una de las exigencias que tenemos para nuestros investigadores es que puedan publicar en revistas del primer cuartil; eso significa revistas que tienen índice de impacto medido en la Web of Science de la mitad hacia arriba y Frontiers es justamente una de ellas, o sea, estamos buscando siempre realizar ciencia de alta calidad con gran impacto, y sin duda esta Expedición Científica Antártica (ECA 56) no será la excepción ”, explica.

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