Sorpresa en la comunidad científica: las criaturas marinas polinizan plantas y algas
Aunque se pensaba que era un fenómeno exclusivamente terrestre, la polinización puede haber existido en el océano millones de años antes de que aparecieran las plantas terrestres.
Un isópodo trepando por un trozo de alga roja, Gracilaria gracilis, que se ha demostrado que poliniza.
Hace aproximadamente una década, Vivianne Solis-Weiss, bióloga marina de la Universidad Nacional Autónoma de México que estudia los gusanos marinos, habló con un colega que estudiaba las hierbas marinas, plantas con flores que crecen en el océano.
"Cada vez que recogemos las flores, vemos estos pequeños animales por todas partes", recuerda que le dijo su colega. Se preguntaron por qué estos pequeños gusanos y crustáceos parecidos a las gambas se reunían allí. ¿Podrían estar polinizando las plantas, el equivalente marino de las abejas y las mariposas?
Solis-Weiss y sus colegas plantearon la hipótesis de que las criaturas podrían desempeñar un papel en la polinización oceánica y esbozaron su idea en un estudio, que apareció en la pequeña revista Inter-Research Science Publisher en 2012.
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Esta imagen de microscopía confocal coloreada muestra el cuerpo de un isópodo cubierto por las células germinales de un alga roja, Gracilaria gracilis. Una nueva investigación muestra que estos animales se extienden alrededor de los espermatozoides de las algas, polinizándolas eficazmente.
"Fue muy difícil publicar ese primer artículo, porque nadie nos creía", recuerda.
El papel de los polinizadores en la Tierra está bien establecido. Cientos de miles de especies con flores dependen de animales e insectos para procrear. Las plantas proporcionan néctar o la promesa de algo para comer, y los polinizadores facilitan la reproducción sexual de las plantas. Pero hasta hace poco se creía que era un fenómeno exclusivamente terrestre que no existía en el océano.
"Existe el dogma de que en los ambientes marinos toda la fecundación se realiza por los movimientos del agua", dice Emma Lavaut, bióloga marina de la Estación Marina de Roscoff de la Universidad de Sorbona (Francia), que estudia la Gracilaria gracilis, un alga comúnmente llamada roja que crece en las charcas rocosas de la costa. En efecto, en muchos organismos marinos, los machos y las hembras liberan sus óvulos y esperma en el agua, dejando que las corrientes los mezclen y fecunden.
Sin embargo, en los últimos años han surgido nuevas pruebas que sugieren que el océano tiene sus propios polinizadores. Estas criaturas pueden compararse con las "abejas del mar", y pueden ser más comunes de lo que imaginamos. A medida que los científicos aprenden más sobre sus relaciones simbióticas, cambia la forma de pensar sobre la evolución de todos los implicados: algas, plantas, insectos y crustáceos. También pone de manifiesto la complejidad de estas relaciones mutuamente beneficiosas.
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Los misterios de las hierbas y las algas
Para demostrar su hipótesis, el equipo de Solis-Weiss instaló campos de investigación de la hierba marina Thalassia testudinum en la costa del océano y en acuarios, capturando el proceso de polinización con fotos y vídeos. Cada atardecer, cuando las flores masculinas de T. testudinum se abrían, los gusanos y otros invertebrados pululaban entre ellas, cubriéndose de polen.
"Hicimos experimentos para demostrar que irían a forrajear a las flores masculinas, obtendrían el polen, que se les pegaría al cuerpo, y luego irían a las flores femeninas y dejarían el polen allí", dice Solis-Weiss. En 2016, el equipo publicó estos hallazgos, junto con imágenes de gusanos marinos cubiertos de polen en la revista Nature: el primer estudio que demostró la polinización en el mar.
Lavaut fue la siguiente en observar un fenómeno similar mientras trabajaba en su tesis doctoral sobre los misterios reproductivos de la G. gracilis. En lugar de arrojar sus huevos a las olas como muchos otros habitantes del océano, el alga hembra los guarda dentro de sus filamentos en forma de embudo llamados talos. Los machos liberan los espermatozoides, pero las diminutas células no tienen cola para nadar hasta las plantas femeninas y meterse en los filamentos.
Esa aparente desventaja no afecta al éxito reproductivo del alga: el grupo taxonómico al que pertenecen las algas rojas evolucionó hace unos 1000 millones de años. Lavaut y su asesora Myriam Valero, genetista de poblaciones en la agencia nacional de investigación francesa CNRS (por sus siglas en francés), querían entender cómo se reproducen estos organismos.
Durante años de estudio de las algas en las marismas de Europa, Valero observó que la mayor parte de la fecundación se produce con la marea baja, cuando hay poca agua. En ese momento, los enjambres de pequeños isópodos llamados Idotea balthica (crustáceos que parecen un cruce entre un camarón y un bicho bola) nadan dentro de las algas. Valero y su equipo se preguntaron si transportaban el esperma en sus cuerpos.
Para probar esa idea, el equipo utilizó G. gracilis vírgenes que nunca habían sido fecundadas y que no tenían estructuras de fructificación llamadas cistocarpos. Los científicos colocaron plantas macho y hembra dentro de varios acuarios y añadieron 20 crustáceos a algunos pero no a otros. Cuando los cistocarpos se desarrollaron, los acuarios con las criaturas tenían 20 veces más de ellos.
"Me sorprendió el hecho de que hubiera mucha más fecundación", dice Lavaut. El equipo también reunió crustáceos que nadaron en los tanques con el alga macho durante algún tiempo, y luego los soltaron en tanques con plantas femeninas vírgenes, lo que también aumentó el número de cistocarpos. Al microscopio, los isópodos estaban cubiertos de diminutas motas de esperma al igual que los gusanos marinos del estudio de Solis-Weiss. El grupo de Lavaut publicó sus resultados el 28 de julio en la revista Science.
En este caso, ambos organismos se ayudan mutuamente. Las algas proporcionan refugio a los isópodos, pero también alimento en forma de una biopelícula de algas que crece para recubrir a G. gracilis. Esa limpieza ayuda a estas algas rojas a realizar la fotosíntesis.
"Si hay demasiado crecimiento [del biofilm], las algas rojas empiezan a morir", dice Lavaut, y los isópodos ayudan a mantenerlas limpias.
Raíces antiguas
Pero aunque los dos equipos describieron un fenómeno aparentemente similar, los biólogos evolutivos y los ecologistas de la polinización señalan que los dos estudios tienen importantes diferencias.
Las algas y los pastos marinos pueden parecer similares, pero son dos organismos muy diferentes con trayectorias evolutivas divergentes. Las hierbas marinas sólo existen desde hace unos 130 millones de años, afirma Jeff Ollerton, ecólogo que estudia la polinización en el Instituto de Botánica de Kunming de la Academia de Ciencias de China y que no participó en ninguno de los dos estudios.
Las hierbas marinas evolucionaron a partir de plantas terrestres que volvieron al mar, pero conservaron algunas de sus características terrestres, como la floración. Y, al parecer, dependen de los animales para la polinización.
"Es muy interesante ver cómo encontraron en el agua diferentes tipos de animales para sustituir a las abejas y las mariposas", dice Solis-Weiss, lo que quiere decir en sentido figurado, no literal.
En comparación, la flora marina sólo tienen un parentesco lejano con las plantas, y no son ni plantas ni animales, sino algo propio: un tipo de algas, explica Ollerton. Son organismos antiguos que evolucionaron eones antes de que las plantas abandonaran el océano y comenzaran a crecer en tierra. Eso significa que la polinización puede ser anterior a las plantas, dice Zong-Xin Ren, botánico y ecologista de la polinización también del Instituto Kunming.
"Este hallazgo ha cambiado totalmente nuestra idea de lo que es la polinización", afirma. "Puede que incluso redefinamos lo que es la polinización".
Salvar a los isópodos
Este descubrimiento llevó a Ren y Ollerton a escribir un artículo de perspectiva (¿Existió la polinización antes que las plantas?) en el que reflexionan sobre la importancia de estas relaciones mutuamente beneficiosas entre animales y organismos fotosintéticos que se remontan mucho más atrás en la historia evolutiva de lo que se pensaba.
Tales relaciones entre especies son las que permiten el funcionamiento de los ecosistemas, y "comprender cuándo comenzaron tales interacciones aumentará en gran medida nuestra comprensión de la biodiversidad original", afirma Ren.
"Sabemos tan poco sobre nuestro mundo, tan poco sobre lo que ocurre en la tierra y aún menos sobre lo que ocurre en el agua", añade. "El documento nos dio la punta del iceberg".
La nueva investigación sugiere que las importantes y hasta ahora desconocidas relaciones entre los animales y las plantas y algas acuáticas podrían hacerlos más vulnerables. En el caso de las algas rojas, por ejemplo, la mayor parte de la polinización tiene lugar en charcos de marea poco profundos, donde la delicada danza entre los animales y las especies que polinizan podría verse interrumpida por la contaminación, el cambio climático y el desarrollo.
En tierra, las abejas están amenazadas por los pesticidas y otras toxinas, que en gran parte llegan al mar. ¿Se encontrarán las abejas del mar en un peligro similar algún día? En su blog, Ollerton advierte de esta posibilidad.
"De la misma manera que 'Salvemos a las abejas' ha sido un llamamiento a la conservación de las interacciones entre especies en tierra", escribe, "puede que pronto escuchemos este mensaje en 'Salvemos a los isópodos'".
De cara al futuro, los investigadores están entusiasmados por ver si se pueden encontrar más ejemplos de polinización en la naturaleza, y sospechan que los habrá.
"Sin duda, hay muchas más revelaciones que esperan al observador atento", escriben Ollerton y Ren.
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
