La maravillosa red microscópica que sostiene la vida en los océanos

Este año el Día Mundial de los Océanos ha destacado cómo el asombro es el motor que nos lleva a explorar el océano y que debería movernos a también protegerlo más. De hecho, en el mar aún queda mucho por descubrir, sobre todo a escala microscópica, donde opera una red fascinante y poco conocida de seres que sostienen los ecosistemas.

"Ante desafíos cada vez más abrumadores, el acto de maravillarnos nos recuerda que formamos parte de algo más grande", añaden. Ese algo es un inmenso entramado de vida que está compuesto en dos tercios por microorganismos de una sola célula.

De entre ellos, son tan especialmente abundantes como desconocidos unos con los que compartimos ancestro los seres pluricelulares –hongos, plantas y animales– y que constituyen casi un tercio de la biomasa marina: los protistas.

Seguir el rastro de los protistas

A diferencia de las bacterias, los protistas tienen su material genético encerrado en un núcleo y, aunque en su mayoría son unicelulares, también hay grandes algas –kelp o Laminaria– que forman bosques submarinos muy ricos en biodiversidad.

Estos, junto con los parásitos que causan la malaria (Plasmodium) o la enfermedad de Chagas (Trypanosoma), son los protistas más populares. Sin embargo, se estima que solo en la superficie del océano pueden existir más de 100.000 especies, muchas desconocidas y cuyos linajes están por ubicar en el árbol de la vida.

En elInstituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro de investigación mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), varios grupos han conseguido en los últimos años algunas de las ayudas más cuantiosas, del European Research Council (ERC) o la Agencia Estatal de Investigación (AEI), para seguir el rastro de los protistas de océanos y lagos. Gracias a ellas, están haciendo visible lo invisible, descubriendo quiénes son y cómo viven estos esquivos y polifacéticos microorganismos.

Árbol de eucariotas que muestra los principales subgrupos. / Wikipedia

Descifrando la "materia oscura" de los mares

Aunque estiman que los microorganismos del océano son más abundantes que las estrellas del universo, las misiones espaciales suelen atraer más que las expediciones que investigan a los microbios submarinos. Y eso que, por su abundancia, deben sustentar las redes tróficas marinas, en cuya base se encuentran los protistas fotosintéticos más conocidos: las algas diatomeas. Sin embargo, mucho menos estudiados han sido otros protistas abundantes en el océano, en los que se centra el laboratorio de Daniel Richter en el IBE (CSIC-UPF).

"Imagina la típica imagen de una cadena alimentaria donde un pez se come a otro, que se come a otro, hasta llegar a los organismos más pequeños. Ahí, nos falta un eslabón que suponemos importante para esas cadenas, correspondiente al tamaño de los protistas, entre los animales de un milímetro y las bacterias de un micrómetro. Sabemos que existen y que son de ese tamaño porque en campañas anteriores secuenciaron su ADN tras capturarlos con filtros para su tamaño estimado", cuenta Richter.

El estudio de los protistas no difiere tanto del de la materia oscura del cosmos, que está ahí fuera aunque no puede verse y es tan masiva que condiciona al resto de la materia del universo.

"No sabemos cómo son ni qué hacen exactamente pero, por su tamaño y abundancia, deben tener un papel importante", explica el experto. Ahora, están logrando cultivar por primera vez muchas especies. "Las nuevas tecnologías de secuenciación nos han permitido aprender sobre su evolución y, gracias a ello, ahora nos financian para estudiar su comportamiento", asegura Richter.

Los "8 Magníficos" o la "Pokédex"

La ficción ha imaginado seres maravillosos mientras en el mundo real aguardaban organismos que no lo son menos, como los "Ocho Magníficos" que buscan en el laboratorio de Iñaki Ruiz-Trillo y Elena Casacuberta en el IBE (CSIC-UPF).

Se trata de ocho linajes vivos de protistas con los que los animales compartimos ancestro unicelular común: "Sabemos que, además de los cuatro conocidos, existen ocho más gracias al ADN que hemos extraído de muestras de agua", cuenta Ruiz-Trillo. Hasta ahora, solo conocen el aspecto de uno de ellos.

Su empeño recuerda al lema del popular videojuego Pokémon, "hazte con todos". Pero el símil no queda ahí, pues su trabajo, que consiste en descifrar los lugares de estas entidades desconocidas en el árbol de la vida, sería como completar los espacios en blanco de la Pokédex, el dispositivo que te acompaña a lo largo del juego indicando los Pokémon que te quedan por ver y por atrapar.

"Creo que, como suele decirse, la realidad supera a la ficción, porque estos linajes son fruto de un largo proceso de evolución en el que han ido apareciendo nuevas morfologías y mecanismos de desarrollo que no encuentras en ningún videojuego", responde al símil Casacuberta.

"Imagínate, estamos descubriendo las capacidades que podría haber tenido el ancestro común de animales y protistas y cómo han evolucionado y se han relacionado sus distintas formas en el tiempo", continúa.

En el mismo laboratorio, Marta Álvarez estudia cómo se expresan los genes comunes de animales y protistas. Como ella explica: "Ambos comparten muchos genes de su ancestro común, que se encienden, apagan o combinan de formas diferentes para adaptarse de maneras diferentes. Los animales encontraron una estrategia más ventajosa que ser unicelulares, mientras que los protistas lograron, con una sola célula, comer, obtener energía y hasta desplazarse".

El microbioma de los corales mediterráneos

"Si los protistas son la materia oscura del océano, los del microbioma de otros organismos marinos son la materia hiperoscura". Así explica Javier del Campo la poca atención que reciben la mayoría de los protistas de la microbiota de los corales. Por eso, en su laboratorio del IBE (CSIC-UPF) estudian los que viven en simbiosis con los corales mediterráneos.

"Mucha gente no sabe que en este mar hay corales, que aportan servicios a toda la ciudadanía, desde el buceo recreativo, hasta el sustento de ecosistemas fundamentales", destaca del Campo.

Para ayudar a proteger la riqueza natural de donde vive, el investigador se afana por descifrar la comunidad de protistas que, en mayor o menor medida, dependen de los corales y viceversa.

"El principal simbionte de estos corales es una microalga protista unicelular. Estas zooxantelas son las que realmente se ven afectadas por la crisis climática, porque abandonan al huésped cuando sube la temperatura y, sin ellas, este acaba muriendo", explica el experto sobre esta importante relación.

No obstante, la microbiota de los corales se compone de muchos otros protistas, más y menos conocidos y con mayor o menor dependencia de aquellos para sobrevivir. "Aunque las zooxantelas son endosimbiontes de los corales, también viven libres en el agua y eso nos permite experimentar con ellas en el laboratorio. Nuestro gran reto es cultivar a los endosimbiontes estrictos, que necesitan células de coral para vivir", explica del Campo.

La salud de los océanos depende, en gran medida, de estos microorganismos. Estudiar a los protistas significa, por tanto, contribuir al cuidado de los mares y, al mismo tiempo, sumar razones para maravillarnos por lo que albergan.

En palabras de Virginia Edgcomb, ecóloga marina de la Institución Oceanográfica Woods Hole (Massachusetts, Estados Unidos): "Los protistas nos sorprenden continuamente con su complejidad celular, sus diversas capacidades y sus fascinantes interacciones con otros organismos, pero aún nos queda mucho que aprender sobre su diversidad, particularmente en las profundidades del océano".

Contenido realizado dentro del Programa de Ayudas CSIC – Fundación BBVA de Comunicación Científica, Convocatoria 2023.

El evento astronómico que acompañará a la luna llena de junio y que no se ve desde hace más de 18 años