Adaptación de microalgas a contaminantes antropogénicos emergentesaplicaciones

Resumen

El cambio global antropogénico, con las consecuencias derivadas en contaminación y calentamiento global, está causando una extraordinaria pérdida de biodiversidad conocida como la Sexta Gran Extinción. Aunque los efectos de esta extinción son razonablemente conocidos en animales y plantas, se sabe muy poco sobre los efectos de este cambio global sobre organismos tan importantes como el fitoplancton. Resulta fundamental conocer la capacidad de adaptación de los organismos responsables de la mitad de la producción primaria del planeta y que controlan la mayoría de los ciclos biogeoquímicos, entre los que se encuentran el del carbono, el nitrógeno y el fósforo. A diferencia de animales y plantas los organismos fitoplanctónicos son haploides, con predominio de reproducción asexual, tienen ingentes tamaños de población y tiempos de generación cortos. Consecuentemente deberían emplear estrategias genéticas de adaptación diferentes de las comúnmente estudiadas en plantas y animales.Entre los mayores contaminantes antropogénicos actuales están el petróleo y sus derivados. Estos compuestos tienen un gran efecto tóxico sobre los organismos fitoplanctónicos. El presente trabajo estudia la adaptación de los organismos fitoplanctónicos al petróleo y al diesel.Dada la diversidad del fitoplancton trabajamos con especies que representan a distintos grupos funcionales-taxonómicos; Scenedesmus intermedius, Microcystis aeruginosa, Dunaliella tertiolecta, Scenedesmus obtusus y Scenedesmus rapaporti.En último término solo la aparición de nueva variabilidad genética que confiere resistencia, garantiza la adaptación. La clave está en averiguar la naturaleza de esta variabilidad genética. Mediante diversos experimentos de evolución controlados en laboratorio durante muchas generaciones, podemos determinar el origen de la variabilidad que confiere la resistencia a los contaminantes. Empleando una modificación del clásico análisis de fluctuación demostramos que el fitoplancton es capaz de adaptarse a bajas dosis de petróleo o diesel exclusivamente mediante mecanismos de aclimatación fisiológica (cambios en la regulación de la expresión de sus genes). Sin embargo, a medida que las dosis de contaminante se incrementan, sólo la aparición de nuevos mutantes resistentes a los contaminantes aseguran la adaptación. Estos mutantes aparecen aleatoriamente antes de la exposición a los hidrocarburos. En ningún caso ni el petróleo, ni el diesel favorecen la aparición de mutantes resistentes. Las tasas de mutación encontradas están entre 1,2 x 10-5 y 1,7 x 10-5 para petróleo y de entre 1,3 x 10-5 y 1,8 x 10-5 para el diesel. Además se realiza un estudio de la máxima capacidad de adaptación de estos organismos al petróleo y al diesel, mediante un procedimiento de Ratchet que maximiza la aparición de mutantes que confieren resistencia, rementando a su vez la presión de selección hacia los resistentes. Existen enormes diferencias en la capacidad de adaptación de las distintas especies (desde dosis del 9 por ciento de contaminante hasta 50 por ciento), pero lo mas destacado es que algunas de especies logran adaptarse y proliferar entre grandes dosis de contaminantes. Así mismo realizamos una contribución conceptual novedosa determinando la respuesta a la selección y la heredabilidad (entendida como capacidad para responder a la selección). Encontramos que las heredabilidades son en general muy elevadas, y muy superiores a las encontradas en animales y plantas, garantizando su capacidad de adaptación a grandes contaminaciones por hidrocarburos. Finalmente estudiamos la posibilidad de aprovechar en la práctica esta capacidad de adaptación. Los resultados analíticos demuestran que los organismos seleccionados con la máxima resistencia a los hidrocarburos, son capaces de degradarlos eficazmente en un corto período de tiempo, con tasas de degradación de petróleo de un 74 por c. Este hecho abre interesantes posibilidades aplicadas en procedimientos de biorremediación.