Ecología Química en el Mar Antártico

Ecología Química en el Mar Antártico.

Las Interacciones químicas pueden conducir a inusuales acuerdos entre especies.

James B. McClintock y Bill J. Baker.

Traducido y Adaptado por:

Wilson Yesid Grimaldo V.

En depredación, como en el amor y la guerra, algunas cosas van. Todas estas tres situaciones determinan hasta cierto grado si una especie animal sobrevive en un nicho en particular. Como resultado, algunos animales desarrollan ostentosas coloraciones para atraer pareja, o camuflajes para evadir enemigos. Y para la contienda entre predador y presa, los organismos han desarrollado impresionantes armamentos que incluyen espinas, dientes, garras y quillas.

Sin embargo, no todos los implementos del amor y la guerra son tan obvios. Muchas interacciones entre especies tienen lugar en niveles cubiertos y son bastante difíciles de percibir. Estas interacciones son químicas, no físicas y dependen de sustancias como feromónas que atraen parejas o bien como toxinas que repelen y eventualmente matan predadores, competidores y enemigos. Las interacciones químicas alteran algunas veces profundamente los escenarios convencionales propuestos por los estudios ecologistas de predadores y sus presas. Tradicionalmente los ecologistas han hecho sus especulaciones sobre quién come a quién y quién domina a quién basados en las obvias evidencias de tamaño relativo, escape y armamento. Pero cuando un factor químico interviene en el contexto, el más lento, el sésil, el pequeño y el desdentado pueden ser justamente algunas de las criaturas más feroces que los mejor armados.

En nuestro trabajo, observamos específicamente relaciones químicas entre organismos marinos. En particular, estamos interesados en metabolitos secundarios, químicos que no parecen ser requeridos por procesos metabólicos primarios tales como la producción de energía, reacciones de respiración o fotosíntesis. Existe un consenso general de que estos compuestos son desarrollados para propósitos específicos pero unos pocos pueden ser vestigios evolutivos, residuos químicos de funciones perdidas a lo largo de los procesos evolutivos de los organismos.

El conocimiento convencional sostiene que la competencia y depredación entre especies marinas es más intensa en las aguas tropicales, y como resultado la ecología química de los organismos marinos en las aguas tropicales han recibido mayor atención que para los organismos habitantes de las aguas frías. Cuando iniciamos nuestros estudios estábamos interesados en comprobar si esto era cierto, pero enfocamos nuestra atención en el sur del océano. Iniciamos nuestros estudios observando criaturas tales como esponjas, suaves corales y moluscos que habitan en el fondo del océano antártico. Apoyados en teorías biogeográficas asumimos que los habitantes del fondo no eran muy amenazados por peces predadores y podrían de todas formas no requerir elaborar defensas químicas.

Este no fue simplemente el caso. Hallamos que los organismos sésiles y lentos en el fondo del océano antártico fueron muy amenazados por depredadores invertebrados y competidores y han desarrollado defensas químicas para defenderse de ellos. Estimulados por estos hallazgos, consideramos que la clave de las interacciones podría ser hallada en la parte superior de la columna de agua, donde nosotros esperábamos que las relaciones depredador – presa fueran más intensas.

No estábamos decepcionados. En efecto, observando la parte superior descubrimos una única relación entre dos especies, quizás sin precedentes en el reino animal. El acuerdo inusual que puede presentarse en el interior, presenta un paradigma en las relaciones ínter específicas, Podría ser un completo misterio si no fuera por la química entre los dos grupos.

En el fondo del Océano.

Esto fue a mediados de los 80´s cuando tuvimos la primera oportunidad de bucear bajo el hielo del mar de McMurdo Sound, Antártico. El fondo del mar, rico en vida marina, está cubierto por una dinámica comunidad de esponjas, suaves corales, moluscos, caracoles, tunicados y equinodermos. Muchos de éstos organismos son inmóviles y no pueden desplazarse a regiones con menor densidad poblacional si uno de ellos llegara a ser invadido por competidores. Ni podrían escapar de los depredadores. Esto nos sugiere una de dos cosas. Cualquier organismo sésil en el océano antártico no tiene depredadores, o ellos tienen algún otro camino para defenderse así mismos.

Esto no nos impide determinar que los habitantes del fondo en efecto tienen muchos depredadores. Los depredadores potenciales incluyen multitudes de voraces Paramoera antártica, en un centímetro de longitud, crustáceos semejantes a un camarón, y densas poblaciones de estrellas de mar. Nuestro siguiente curso de acción fue observar dentro de la química de los moradores del fondo para ver si podríamos identificar algunas substancias que pudieran potencialmente disuadir a los depredadores.

A la fecha aislamos docenas de metabolitos secundarios de los organismos marinos habitantes del fondo del Antártico. Las esponjas han sido las más productivas. Recientemente descubrimos que la esponja poliqueta isodictya erinácea produce un nuevo derivado del aminoácido triptófano que nosotros hemos llamado eribusinona. Este compuesto presenta una sustancia semejante a la que guardan los crustáceos para mudar. Cuando la eribusinona está dentro del alimento dado a los crustáceos de la familia anfípodos, éstos no logran mudar y eventualmente mueren. La esponja roja Kirkpatrickia varilosa, la esponja verde Latrunculia apicalis y la esponja cactus Dendrilla membranosa producen pigmentos variolin, pigmentos discorhabdin y ácido picolínico respectivamente. Todos estos compuestos disuaden a las estrellas de mar haciendo que sus radios se retracten cuando ellas tocan el tejido exterior de la esponja.

De todas las esponjas del Antártico, hemos hallado que la más brillantemente coloreada es también la más ampliamente dotada en disuasores químicos. Es tentativo concluír que esta es una coloración de advertencia. Sin embargo, el bentos del Antártico a diferencia del suelo de las aguas con más temperatura tiene muy poca oreintación visual para los predadores. Se podría esperar por lo tanto muy poca presencia evolutiva de las esponjas para mantener su brillante coloración en el Antártico. Sentimos que para explicar este patrón, debemos observar el origen de las esponjas en las aguas con mayor temperatura en las bajas latitudes, donde la orientación visual de los predadores es más apta para ser disuadidos por los brillantes colores de advertencia. La mayoría de las esponjas en McMurdo Sound perdieron su coloración hace mucho tiempo y ahora tienen menos colores o están torpemente coloreadas. Creemos que han retenido sus colores en razón de que los pigmentos también sirven como toxinas defensivas.

Hemos llegado a evaluar esta teoría examinando las propiedades biológicas en la actividad de los pigmentos de las esponjas en el Antártico. En soporte de nuestras predicciones hemos hallado que los pigmentos de cuatro esponjas coloreadas que hemos estudiado, incluyendo la esponja roja K.varilosa y la esponja verde L.apicalis, la esponja cactus D.membranosa y la esponja poliqueta Isodictya elinacea tienen alguna sustancia contra los depredadores.

Habiendo hallado muchos ejemplos de disuadores químicos en los organismos marinos del fondo del océano, decidimos observar la parte superior de la columna de agua donde esperábamos que la competencia fuera mayor. Establecimos un tanque laboratorio y lo llenamos con una mezcla de especies de la parte media de la columna de agua.

Entre las especies incluidas en el tanque estuvieron la mariposa de mar Clione antártica, una criatura con brillantes colores que le sirven para advertir a los depredadores. Este brillante caracol naranja que perdió su concha y desarrolló alas como extensiones de un manto externo usado para nadar, puede ser hallado en abundancia a través de toda la columna de agua. En el tanque en nuestro laboratorio en la estación de McMurdo, John Janssen de la universidad de Loyola en Chicago, observó estas mariposas de mar siendo transportadas sobre la espalda de Hyperiella dilatata, un crustáceo parecido a un pequeño camarón. Otros miembros de la familia hiperiidae son bien conocidos por la asociación con zooplancton gelatinoso y son vistos a menudo montados sobre las campanas de las medusas cuando nadan, tal vez usándolas como una catapulta para ser lanzados con mayor eficiencia dentro de la columna de agua al capturar su presa. Algunos pueden eventualmente comer del tejido de sus huéspedes medusas, aunque nuestras observaciones fueron sustancialmente diferentes. Al parecer la pregunta no es quién transporta a quién, sino cómo los anfípodos nadan cargando a las mariposas de mar. En realidad esto parece ser un rapto.

Lo interesante, es que ésta única conducta podría de alguna manera, ser estudiada artificialmente, mezclando las dos especies en un tanque laboratorio que nosotros propusimos para poder documentarnos en éste campo. Para hacerlo, establecimos estaciones de monitoreo en la costa.

Taladramos hoyos en el hielo del mar en varios lugares pequeños, cubriéndolos para protegerlos de nuestros elementos mientras conducíamos los muestreos. En un lugar cerca de la costa, sobre aguas poco profundas de no más de 30 m. De profundidad, ubicamos una red de plancton a 10 metros de profundidad. En dos lugares adicionales en la costa, sin hoyos y en aguas mucho menos profundas, colocamos

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