Evolución experimental de microorganismos fotosintéticos de agua dulceselección en escenarios de cambio global

Abstract

Durante las últimas décadas, numerosas evidencias indican que se está produciendo un Cambio Global, causado fundamentalmente por las actividades humanas. Como consecuencia, algunos autores han sugerido que estamos siendo testigos de un nuevo período geológico denominado Antropoceno. Los nuevos escenarios generados por el Cambio Global afectan negativamente a los ecosistemas. Todo ello está provocando una crisis de biodiversidad (“la sexta extinción”), la cual ha sido ampliamente explorada para vertebrados terrestres y algunos otros grupos. Sin embargo, hay una gran falta de conocimiento sobre cómo los microbios responderán a los nuevos escenarios ambientales generados por el Cambio Global. En el caso de los medios dulceacuícolas las alteraciones incluyen, entre otras, el incremento de las concentraciones de NaCl y de herbicidas. En particular, dado que los organismos fitoplanctónicos son los principales productores primarios de los ecosistemas acuáticos, entender cómo estos organismos responderán a las nuevas situaciones ambientales es muy relevante desde el punto de vista ecológico. El trabajo desarrollado en esta tesis explora la dinámica del rescate evolutivo, el límite de resistencia y el coste fisiológico asociado a la resistencia en diversas especies de fitoplancton, bajo selección por salinidad y herbicidas. Para ello, se utilizaron como organismos modelo cianobacterias y microalgas verdes de agua dulce, ya que pueden cultivarse fácilmente en el laboratorio, presentan reproducción asexual, sus tasas de crecimiento son relativamente altas y es posible obtener desde decenas a cientos de generaciones en tiempos relativamente cortos. Además, se exploró el papel de la calidad ambiental en la variabilidad fenotípica de la microalga Chlamydomonas reinhardtii P.A. Dangeard. La cianobacteria tóxica Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing es capaz de sobrevivir, a condiciones previamente letales de salinidad, gracias a la selección de variantes genéticas resistentes originadas por mutaciones espontáneas. Conjuntamente, se exploró el límite de la resistencia de diferentes cepas de M. aeruginosa a salinidad, y se observó que dicho límite varía en función de la cepa y de la tasa de incremento de salinidad. Además, se demostró que los eventos de rescate evolutivo pueden evitar la extinción de metapoblaciones de M. aeruginosa expuestas a condiciones letales de salinidad. Mediante el protocolo de trinquete se observó que la cianobacteria M. aeruginosa y las clorofíceas Dictyosphaerium chlorelloides (Nauman) Komárek & Perman y C. reinhardtii son capaces de sobrevivir a condiciones letales de los herbicidas diurón y glifosato, debido a la selección de nuevas variantes genéticas. Los límites de la resistencia a herbicidas difirieron entre los organismos. Se detectó una disminución de la tasa de crecimiento y de la capacidad fotosintética en todas las cepas resistentes derivadas de los experimentos de trinquete (salinidad y herbicidas). Se observó una relación entre la calidad ambiental y la variabilidad fenotípica de C. reinhardtii. Específicamente, se detectó mayor variabilidad fenotípica a mayor calidad ambiental. Por lo tanto, entender si las poblaciones experimentan el cambio ambiental como un aumento o una disminución de la calidad ambiental podría contribuir a mejorar las estimaciones sobre las respuestas plásticas de los microorganismos fotosintéticos en los nuevos escenarios del Cambio Global.