Las proliferaciones de algas nocivas conocidas como mareas marrones pueden desplazar a los pastos marinos nativos y a los mariscos venenosos. Crédito:Florida Fish and Wildlife
Los investigadores del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia pueden haber encontrado una nueva estrategia para limitar el crecimiento de una especie de alga llamada Aureococcus anophagefferens, que a altas densidades puede resultar en devastadoras mareas marrones. Aprovechando un enfoque genómico llamado metatranscriptómica, los investigadores determinaron que el manejo del fósforo puede ser importante para controlar las mareas marrones.
Aureococcus anophagefferens surgió en Long Island en 1985, volviendo las rías del color del barro, desplazando a los pastos marinos nativos, e intoxicación por mariscos. Florecieron las algas, estrangulando una industria de mariscos que alguna vez fue próspera y restando valor al importantísimo comercio turístico de la región. Continúa plagando la Great South Bay de Long Island y otras aguas del Atlántico medio.
Los científicos querían saber cómo Aureococcus anophagefferens logró crecer tan bien a lo largo de las costas que se ven fuertemente afectadas por las actividades humanas. Un estudio de 2011 proporcionó un punto de partida crítico al secuenciar el genoma de esta alga, identificando que tenía capacidades que le permitían prosperar en ecosistemas modificados antropogénicamente con alto contenido de materia orgánica. En un estudio de 2014, la investigación de seguimiento descubrió el secreto de supervivencia del fitoplancton, que se encuentra en su ADN; Aureococcus puede producir enzimas que descomponen el nitrógeno orgánico y el fósforo cuando los nutrientes inorgánicos se agotan. permitiéndole vencer a los organismos competidores y prosperar. El nitrógeno y el fósforo que Aureococcus necesita para florecer a menudo proviene de la escorrentía de aguas pluviales y otras fuentes terrestres.
Basado en el ADN y otras investigaciones, Los científicos aprendieron cómo los genes codificados en el genoma se activan y desactivan en respuesta al suministro de nutrientes como nitrógeno y fósforo. desarrollar un enfoque metatranscriptómico para identificar las actividades de Aureococcus en una comunidad mixta de otras algas. Tradicionalmente, Los investigadores rastrean las floraciones contando las células en el agua y midiendo la química del agua para ver si las algas tienen limitaciones de nitrógeno o fósforo.
Aureococcus creciendo en un tubo de ensayo en el laboratorio Dyhrman del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty. Crédito:Sheean Haley
"Controlas la química del agua y cuántas células hay, y eso puede decirle si la comunidad de algas está obteniendo suficiente nitrógeno o suficiente fósforo, y que influye en la toma de decisiones de gestión y mitigación, ", dijo la oceanógrafa microbiana de Lamont y autora principal, Sonya Dyhrman. Esto ha significado típicamente concentrar los esfuerzos en reducir las entradas de nitrógeno en los estuarios que albergan mareas marrones.
Sin embargo, en el estudio publicado esta semana en Fronteras en microbiología , Dyhrman y sus colegas tomaron un enfoque diferente, enfoque más directo para evaluar qué alimenta estas células, llevando su investigación a las celdas en las aguas de los Hamptons. Dyhrman compara la forma tradicional de medir las actividades de Aureococcus con ir a un refrigerador y decidir si una persona está sana en función de lo que hay en ese refrigerador.
"Es esta idea que estamos haciendo inferencias sobre la salud o la actividad de las algas basándonos en lo que hay en el agua en lugar de mirar las células en sí. Una manera mucho mejor que mirar en el refrigerador sería hacerle una prueba para ver si está saludables o no. Lo que nos propusimos hacer con este estudio es preguntar a las algas si están obteniendo suficiente nitrógeno o fósforo, "explicó Dyhrman.
En efecto, preguntaron qué genes se activan y desactivan, sabiendo, a partir de hallazgos anteriores, que distintos, genes específicos son activados por nitrógeno y otros por disponibilidad de fósforo. Lo que encontraron fue sorprendente.
Louie Wurch, profesor asistente en la Universidad James Madison y autor principal del estudio, prepara muestras de marea marrón para análisis de metatranscriptomas. Crédito:Sonya Dyhrman
"La química del agua (el enfoque del refrigerador) nos decía que no estaban obteniendo suficiente nitrógeno. Pero cuando miramos las células, estaban activando todos sus genes que indicaban que no estaban obteniendo suficiente fósforo. No es lo que esperábamos "dijo Dyhrman.
Fue la primera vez que los científicos pudieron utilizar el enfoque de expresión génica para preguntar específicamente a esta especie de alga dañina qué recursos está utilizando en el campo, algo que no se ha podido rastrear hasta hace poco.
"Las células nos decían algo diferente a la química del agua, ", dijo Dyhrman." Lo que significa que debemos pensar no solo en el nitrógeno, sino también en el fósforo cuando pensamos en controlar o mitigar estas floraciones ".
"Hemos demostrado con este método que las células de las algas responden rápidamente a variables en su entorno que nosotros no podemos, o no tener, aún detectado, "dijo Louie Wurch, lead author and assistant professor at James Madison University. "We have a lot more to learn and this has really opened the door for a lot of exciting future research!"
