La relación entre dos pequeños organismos acuáticos puesta a prueba por la crisis climática
Dos pequeños organismos que trabajan juntos para beneficio mutuo se está viendo afectada por las condiciones más cálidas provocadas por el cambio climático, según demuestra una nueva investigación.
La relación simbiótica entre Paramecium bursaria, un organismo unicelular, y un alga huésped de la especie Chlorella no es inusual en los ecosistemas de agua dulce de todo el mundo. La unión proporciona beneficios, como el intercambio de nutrientes y la protección de las algas, que pueden ser absorbidas por el paramecio.
Sin embargo, un aumento de tan solo 5 °C en la temperatura del agua puede hacer que la asociación deje de funcionar. Esta ruptura de la relación podría tener un gran impacto en los ecosistemas e incluso podría convertir a las algas en parásitas, afirman los investigadores de la Universidad de Exeter.
Sintiendo el calor
El Dr. Ben Makin, del Instituto de Medio Ambiente y Sostenibilidad del Campus Penryn de Exeter en Cornualles, afirma: "Este tipo de relación, llamada fotosimbiosis, es una parte importante de los ecosistemas de agua dulce y oceánicos”.
Estas relaciones proporcionan aproximadamente la mitad de toda la fotosíntesis marina, continúa: "Un ejemplo bien conocido se encuentra en los arrecifes de coral, donde los corales constructores de arrecifes albergan a socios fotosintéticos residentes. En los últimos años, hemos visto muchos eventos de “blanqueamiento” de alto perfil, cuando los corales expulsan a sus parejas, a menudo debido a altas temperaturas, dejándolos en riesgo de estrés y mortalidad”.
Se trata de una “reacción ‘inmediata’ a corto plazo a condiciones cambiantes”, dice Makin, que quería estudiar “los posibles efectos evolutivos de las altas temperaturas, que ocurren a lo largo de varias generaciones. Estos efectos siguen siendo prácticamente desconocidos, ya que son difíciles de estudiar en organismos de crecimiento lento”.
Se trata de una “reacción ‘inmediata’ a corto plazo a condiciones cambiantes”, dice Makin, que quería estudiar “los posibles efectos evolutivos de las altas temperaturas, que ocurren a lo largo de varias generaciones. Estos efectos siguen siendo prácticamente desconocidos, ya que son difíciles de estudiar en organismos de crecimiento lento”.
Cambios fundamentales
Las especies de Paramecium bursaria y Chlorella se mantuvieron en condiciones de laboratorio a 25 °C, una temperatura realista para estas especies en el medio ambiente. Algunas se mantuvieron a 25 °C como grupo de control, mientras que otras se expusieron a enfriamiento (20 °C) o calentamiento (30 °C) durante 295 días.
“Con un calentamiento de 5 °C –consistente con los peores escenarios climáticos para finales de este siglo– la relación entre estas especies parece haber cambiado fundamentalmente”, señala Makin. “Si bien algunas algas permanecieron dentro de las células hospedadoras, la relación se degradó fuertemente en condiciones más cálidas”.
“La fotosíntesis neta y la eficiencia en el uso del carbono –en efecto, la cantidad de energía producida por las algas para su anfitrión y la capacidad de la asociación para utilizar esa energía para crecer– se redujeron drásticamente hasta llegar a cero”, observó Makin.
“La pérdida completa de la fotosíntesis neta fue un resultado sorprendente. Es alarmante que esto implique que las tasas de fotosíntesis proporcionadas globalmente por estas asociaciones podrían estar en riesgo en escalas de tiempo evolutivas bajo el calentamiento”.
Esto también significa que las algas ya no proporcionan el beneficio fotosintético clave a sus anfitriones y, en cambio, muestran signos de volverse parásitas; esta “inversión” significa que la especie explota o daña a la otra pareja.
Esperanza evolutiva
Los investigadores esperan que la evolución pueda “rescatar” algunas especies al permitirles adaptarse lo suficientemente rápido a los rápidos cambios ambientales causados por los humanos. Si bien las especies investigadas aumentaron su “tasa de crecimiento óptima térmica” –su temperatura ideal para la reproducción–, no evolucionaron para rescatar su relación simbiótica.
Las algas Chlorella spp. suelen depender del nitrógeno orgánico que les proporciona su anfitrión. Durante el estudio, se volvieron cada vez más independientes y vivían fuera del anfitrión, dependiendo del nitrógeno inorgánico que se encuentra en el agua.
Makin concluye: “El calentamiento tiene el poder de erosionar estas relaciones a lo largo de escalas temporales evolutivas, con serias implicaciones para las asociaciones fotosimbióticas globales y altamente productivas, como las que se encuentran en los arrecifes de coral”.
-----------------------------------
Referencia de la noticia:
Makin, B & Lowe, C.D, (2024) One year of warming leads to the total loss of productivity in a widespread photosymbiosis, Aquatic Biology.