Mecanismos genéticos de adaptación de microalgas al cambio ambiental bruscoextinciones masivas y antropoceno

Resumen

A lo largo de la historia de la Tierra nuestro planeta ha estado marcado por varios periodos de crisis ambiental. Las grandes depresiones bióticas globales del pasado geológico fueron provocadas por causas físicas y desastres naturales, dichos eventos son conocidos como las cinco grandes extinciones en masa. Sin embargo, hoy en día la Tierra está perdiendo alrededor de 30.000 especies por año y la tasa de extinción actual es 30 veces mayor que la de las últimas décadas (Woodruff, 2001). Esta grave situación está empezando a preocupar a la comunidad científica, que ha calificado esta nueva era como la sexta extinción. Los episodios de extinción provocados por factores físicos del pasado aparentemente no tienen ninguna relación con la presente sexta extinción, que está siendo causada principalmente como resultado de las actividades humanas. Uno de los impactos más preocupantes es el aumento del CO2 atmosférico, el cual ha ido creciendo gradualmente desde los niveles preindustriales, ligeramente superiores a 250 ppm, hasta alcanzar en la actualidad un valor cercano a 380 ppm, situación casi límite ya que, si se quiere que la temperatura de la superficie de los océanos no se eleve 2 ºC, la concentración de CO2 no habría de superar las 400 ppm, lo que, además, derivaría en la acidificación del agua del mar (IPCC 2007; IPCC 2013).Las actividades humanas también son responsables de altos niveles de liberación de contaminantes en los ecosistemas acuáticos, tales como productos químicos sintéticos, contaminantes orgánicos persistentes, nutrientes, aceites, radionucleidos, metales pesados, patógenos, antibióticos, sedimentos, basura, etc. (Shahidul - Tanaka, 2004), provocando amplios cambios en la estructura de la comunidad fitoplanctónica, como refleja la frecuencia en la aparición de floraciones de algas nocivas (HAB) (Hallagraeff, 2010), así como invasiones biológicas; ambos fenómenos son una consecuencia generalizada de cambio global (Diez et al., 2012).Los microorganismos fotótrofos microscópicos (fitoplancton) juegan un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio de los ecosistemas acuáticos, representando aproximadamente la mitad de la producción primaria de la tierra y son, también, de vital importancia para la regulación del clima y los ciclos biogeoquímicos (Falkowski et al., 2008). Por lo tanto, cualquier cambio en la base de la cadena alimentaria acuática puede tener consecuencias graves para todo el ecosistema. Por lo tanto, la predicción de la respuesta biológica al cambio global debe ser una de las tareas primordiales en la investigación de la biología evolutiva, siendo de gran interés para conocer qué mecanismos pueden ayudar a rescatar al fitoplancton de su posible extinción y cómo las poblaciones y las comunidades naturales van a evolucionar en respuesta al cambio climático.La probabilidad de que los organismos se adapten a este cambio, potencialmente letal, depende de tres mecanismos diferentes. En primer lugar, la plasticidad fenotípica (aclimatación) permite la supervivencia cuando la población es sometida, repentinamente a un ambiente estresante (Charmantier et al., 2008). En segundo lugar, si se alcanzan los límites de la plasticidad fenotípica de las especies, puede tener lugar la sustitución de éstas, de modo que las que se adapten mejor a los ambientes nuevos proliferarán mejor, desplazando a las especies peor adaptadas (Ackerly, 2003). Por último, cuando la presión de selección es crítica la supervivencia y la adaptación dependen exclusivamente de la adaptación genética, a través de la selección de nuevos genotipos que surgen a través de mutación, la transferencia horizontal de genes, o de la recombinación (Belfiore -Anderson, 2001). Aunque no hay duda sobre el hecho de que los cambios evolutivos dependen principalmente de la evolución adaptativa, hay otras fuerzas evolutivas que tradicionalmente no han sido tenidas en cuenta: el azar y la historia