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El viaje del cochayuyo ant√°rtico

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Fecha de Publicación
2018/08/02
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En lo personal, nunca me había gustado ni el cochayuyo ni las algas (no, ni siquiera en sushi). Irónicamente, mis primeros pasos en ciencia los di justamente trabajando con algas pardas, por lo que tienen un lugar importante en mi corazón. Son organismos que utilizan un sinfín de estrategias de supervivencia, de ciclos reproductivos complejos y una gran importancia a nivel ecológico.
Siempre me pregunté el porqué del nombre científico de la Durvillaea antarctica, tomando en cuenta que no llega hasta el continente blanco, como diría un periodista bebiendo el vital elemento junto a un dantesco incendio. Esta especie fue primero descrita como Fucus antarcticus en 1822 y luego fue revisada y clasificada como Durvillaea antartica en 1892, nombre que homenajea al explorador francés Jules Dumont d’Urbille.
Muy interesante. Pero, ¬Ņd√≥nde queremos llegar con esta historia? Estamos hablando de algas... ¬Ņen alg√ļn momento llegaremos al sushi?
No. La razón es otra.
El 16 de julio de este a√Īo se public√≥ un art√≠culo en la revista Nature Climate Change titulado ‚ÄúAntarctica‚Äôs ecological isolation will be broken by storm-driven dispersal and warming‚ÄĚ (1) (algo as√≠ como que la Ant√°rtica, en una actitud muy emo, le dijo al resto del mundo ¬ęD√©jenme sola con mis pensamientos y el fr√≠o de mi coraz√≥n roto¬Ľ, pero ahora la dispersi√≥n, las tormentas y el calentamiento global podr√≠an bombardear sus costas con tibieza y nuevos organismos).
Quizás este título no nos diga mucho, pero la verdad es que los hallazgos que se reportan son tremendamente importantes. Tanto, que el artículo es la portada de la nueva edición de la revista.
Portada del volumen 8 (8) de la revista Nature Climate Change destacando el artículo de Fraser y colaboradores.

Algo de contexto

La √ļltima vez que la Ant√°rtica tuvo conexi√≥n con Sudam√©rica (cuando exist√≠a el supercontinente de Gondwana y viv√≠an en una armon√≠a de amor) fue hace m√°s de 40 millones de a√Īos, cuando a√ļn no nac√≠a do√Īa Luc√≠a (aunque hay rumores de que quiz√°s s√≠ exist√≠a en forma de embri√≥n o cigoto, no est√° muy claro [citation needed]). Pero desde que firmaron los papeles del divorcio, la fractura geol√≥gica aisl√≥ f√≠sicamente a la Ant√°rtica del resto del mundo, dej√°ndola fr√≠a y distante.
No es sorpresivo entonces que en este continente haya altos niveles de endemismo (t√©rmino que usamos para describir a especies con un rango de distribuci√≥n limitado a cierta √°rea geogr√°fica). Si el tiempo de separaci√≥n no fuera suficiente, tenemos otra barrera infranqueable: el frente polar y la corriente oce√°nica circumpolar ant√°rtica en el oc√©ano Austral, que act√ļa como una barrera f√≠sica al flujo gen√©tico para los organismos que intentan traspasarla. De acuerdo con algunas mediciones indirectas realizadas a trav√©s de la dataci√≥n utilizando un reloj molecular con marcadores moleculares basados en ADN, no hay evidencia de movimiento a nivel biol√≥gico desde el √ļltimo m√°ximo glacial (10 a 20 mil a√Īos atr√°s) (2), salvo por transporte antropog√©nico (3).
Por esta raz√≥n, cada vez que alguien encuentra un ¬ębicho raro¬Ľ en la Ant√°rtica es motivo de extrema curiosidad.

Cochayuyo que se duerme, se lo lleva la corriente

En una campa√Īa ant√°rtica a inicios de 2017, el doctor Erasmo Macaya, bi√≥logo marino e investigador del Centro de Investigaci√≥n Din√°mica de Ecosistemas Marinos (IDEAL; no, no preparan pan de molde) y acad√©mico de la Universidad de Concepci√≥n, tuvo la suerte de ¬†toparse con algo impresionante.
Por qu√© decimos ¬ętuvo la suerte¬Ľ, porque probablemente para alguien que desconoce la distribuci√≥n y la historia de vida de estas especies, haber encontrado un alga varada en la playa no es gran cosa. Pero no era cualquier alga: ¬°era un cochayuyo! Una Durvillaea antarctica encontrada en la pen√≠nsula de Fildes, Isla Rey Jorge, EN LA ANT√ĀRTICA.
Sabemos que a√ļn no parece muy impresionante, pero cr√©anos que lo es.
Cuando este tipo de organismo se desprende del sustrato, puede mantenerse flotando a la deriva y llevar consigo otros organismos (moluscos, artr√≥podos, equinodermos) que logran viajar grandes distancias sobre este Transantiago fotosint√©tico. O sea, se convierte casi en una una isla flotante (4), lo que hace de √©l un interesant√≠simo objeto de estudio. El proceso es llamado ¬ęrafting¬Ľ y ha llamado la atenci√≥n porque le permite a varias especies de ¬†algas, no solo al cochayuyo, y a los mismos organismos que van por ah√≠ sin pagar su pasaje (probablemente porque falta fiscalizaci√≥n) llegar mucho m√°s lejos de lo que su biolog√≠a les permite. Y, dados los resultados de este estudio, bastante m√°s lejos.
Un cochayuyo flotante en el medio de la nada oceánica. Créditos de la fotografía: Dr. Erasmo Macaya.
Este tremendo hallazgo es m√°s impresionante a√ļn si tomamos en cuenta que los individuos encontrados eran viables en t√©rminos reproductivos y, adem√°s, su estructura destinada a la producci√≥n de gametos masculinos (anteridio) estaba madura.
As√≠ se ve√≠an nuestros amigos en la playa ant√°rtica. Para que se d√© cuenta de lo poco probable que es sorprenderse: no parece nada fuera de lo com√ļn. (Figura 1, Fraser et al. 2018)
Entonces la pregunta del mill√≥n de d√≥lares (d√≥lares de Zimbabwe) es la siguiente: ¬ŅC√≥mo estas algas lograron traspasar esta barrera, hasta ahora te√≥ricamente infranqueable?
Aquí es donde entra la #CIENCIA.
Primero, ¬Ņc√≥mo podemos saber de d√≥nde vienen estos individuos? Y luego, ¬Ņc√≥mo podemos establecer de qu√© forma llegaron ah√≠?
Sin entrar en mucho detalle, para trazar el origen geográfico utilizaron miles de marcadores moleculares dispersos por todo el genoma llamados SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), lo que nos permite establecer un conjunto enorme de variantes genéticas que podrían ser características de ciertos lugares geográficos (no siempre se puede, pero esta vez funcionó perfecto).
Teniendo una buena base de datos de individuos extraídos desde distintos lugares, es posible establecer con bastante precisión el origen geográfico de una muestra sin tener nada más que un trozo de tejido para analizar su ADN. Luego, usando análisis filogenéticos, se puede ver dónde caen las muestras de interés en este árbol.
En este caso, el origen casi seguro es South Georgia y Kerguelen, dos islas subant√°rticas (las ramas rojas con estrellitas de la parte ¬ęa¬Ľ de la figura).
Mirando el mapa, al menos South Georgia no est√° tan lejos del lugar donde fueron encontrados estos individuos. Pero estas plantas no nadan, simplemente flotan a la deriva siguiendo la direcci√≥n de la corriente. Para determinar el viaje que realizaron estas algas por la corriente circumpolar, se hizo un an√°lisis ¬ęLagrangiano¬Ľ utilizando modelos de circulaci√≥n oce√°nica. En simple, simular miles de part√≠culas y ver cu√°l es la trayectoria m√°s probable que siguen tomando como punto de liberaci√≥n South Georgia, Kerguelen y otros tres or√≠genes.
Para eso, también tenemos que saber cuánto viven estas algas, luego, simular en ese tiempo cuál es el viaje que podrían hacer.
Las l√≠neas azules muestran las trayectorias de todas las part√≠culas desde South Georgia hacia Ant√°rtica continental, simulando tres a√Īos.
Esto nos da dos datos interesantes: el 72% de las part√≠culas simuladas llegaron a la Ant√°rtica en... ¬°DOS A√ĎOS! Las que menos tardaron, hicieron el viaje en 489 d√≠as. Tomando en cuenta ambos or√≠genes, estas plantas pudieron haber recorrido en ese tiempo algo as√≠ como 10.472 (South Georgia) a 20.445 kil√≥metros (Kerguelen). Algo realmente admirable.
Esto es particularmente notable para la isla de Kerguelen: usando casi cuatro millones de part√≠culas simuladas, en los tres a√Īos (tomando en consideraci√≥n la vida de un alga de esta especie) solo cinco llegaron a la Ant√°rtica. Definitivamente, las probabilidades no estaban de su lado.
¬ęEste hallazgo muestra que plantas y animales vivos pueden llegar a la Ant√°rtica a trav√©s del oc√©ano, especies marinas de zonas templadas y subant√°rticas que probablemente ‚Äúbombardean‚ÄĚ las costas ant√°rticas todo el tiempo¬Ľ, dice la doctora Crid Fraser, primera autora del art√≠culo y acad√©mica de la Universidad Nacional de Australia (ANU).
De hecho, se ha estimado que alrededor de 70 millones de espec√≠menes de estas algas han estado a la deriva en el frente polar, de las cuales 20 millones a√ļn cuentan con su disco de adhesi√≥n (5). Esto es importante, pues esta estructura sirve no solo como soporte (algo as√≠ como la ra√≠z), sino como albergue para muchas especies.
Se han hecho diversos estudios para investigar la diversidad asociada a los discos de adhesi√≥n de los cochayuyos (por ejemplo Morton & Miller, 1968 (6), y m√°s reciente L√≥pez et al. 2018 (7)), yendo desde peque√Īos crust√°ceos, moluscos, equinodermos, briozoos, hasta incluso otras especies de algas.
Una Durvillaea antarctica encallada en la plata con invertebrados en su disco de adhesión. Créditos: Ceridwen Fraser.
En resumen, este artículo muestra por primera vez eventos de transporte NO antropogénico transoceánico. Las distancias documentadas representan a los eventos de rafting más largos de los que se tenga registro (20.000 km), tomando en cuenta la ruta simulada más corta.
Esto podr√≠a indicar que la dispersi√≥n biol√≥gica hacia la Ant√°rtica, al menos v√≠a rafting, es relativamente frecuente y que el establecimiento de especies no nativas en el continente tiene que ver m√°s con el ambiente que con el transporte. En efecto, es posible que otras especies que viajan en estas algas lleguen, pero no que sobrevivan. Nos queda especular sobre los efectos del cambio clim√°tico en este transporte f√≠sico de individuos entre Ant√°rtica/Subant√°rtica. Queda seguir explorando para poder establecer si este evento no es algo aislado y podemos estar en presencia de un reestablecimiento del flujo gen√©tico luego de m√°s de 10.000 a√Īos y colonizaciones de algas continentales y sus epibiontes hacia la Ant√°rtica. Algunos an√°lisis de modelaci√≥n muestran que ciertas zonas de la plataforma continental de la Ant√°rtica, particularmente en la regi√≥n oeste de la pen√≠nsula Ant√°rtica, podr√≠a a fin de siglo experimentar un importante grado de calentamiento, lo que provocar√≠a una reducci√≥n en la sobrevivencia de especies marinas end√©micas de la zona y a su vez facilitar√≠a la sobrevivencia de organismos subant√°rticos (8).
Eso nos lleva a la siguiente predicci√≥n de los autores: ¬ęNuestros modelos indican que la costa del continente es constantemente alcanzada por material biol√≥gico flotante a trav√©s del Oc√©ano Austral por fuertes vientos y tormentas. Predecimos que en las siguientes d√©cadas, se establecer√°n diversos taxa [organismos] no nativos en Ant√°rtica¬Ľ
¬ŅSer√° el fin del aislamiento Ant√°rtico?

Referencias

1.
Fraser CI, Morrison AK, Hogg AM, Macaya EC, Sebille EV, Ryan PG, et al. Antarctica‚Äôs ecological isolation will be broken by storm-driven dispersal and warming. Nature Climate Change. 2018;8(8):704‚Äď8.
2.
Fraser CI, Nikula R, Ruzzante DE, Waters JM. Poleward bound: biological impacts of Southern Hemisphere glaciation. Trends in Ecology & Evolution. 2012;27(8):462‚Äď71.
3.
Barnes DKA, Hodgson DA, Convey P, Allen CS, Clarke A. Incursion and excursion of Antarctic biota: past, present and future. Global Ecology and Biogeography. 2006;15(2):121‚Äď42.
4.
Fraser CI, Nikula R, Waters JM. Oceanic rafting by a coastal community. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2010;278(1706):649‚Äď55.
5.
Smith SDA. Kelp rafts in the Southern Ocean. Global Ecology and Biogeography. 2002;11(1):67‚Äď9.
6.
Marples BJ, Morton J, Miller M. The New Zealand Sea Shore. The Journal of Animal Ecology. 1968;37(3):734.
7.
L√≥pez BA, Macaya EC, Rivadeneira MM, Tala F, Tellier F, Thiel M. Epibiont communities on stranded kelp rafts of Durvillaea antarctica (Fucales, Phaeophyceae)-Do positive interactions facilitate range extensions? Journal of Biogeography. 2018;45(8):1833‚Äď45.
8.
Griffiths HJ, Meijers AJS, Bracegirdle TJ. More losers than winners in a century of future Southern Ocean seafloor warming. Nature Climate Change. 2017 Apr;7(10):749‚Äď54.