Macroalgas del intermareal antártico: ¿podrían prevalecer ante futuros aumentos de la temperatura asociados al cambio climático?

Figura 2 Luego de la Revolución Industrial, elexceso en la producción de gases de efecto invernadero, como dióxido de carbono(CO2) y metano (CH4), ha incrementado de manera exponencial en la atmósfera, proceso en gran parte responsable del fenómeno denominado cambio climático. Entre las consecuencias del cambioclimático, una de las más importantes es el progresivo aumento en lastemperaturas medias del mar. El Panel Intergubernamental para el CambioClimático (IPCC, en sus siglas en inglés) ha predicho que las temperaturas delmar podrían subir entre 2 y 6 ºC para fines del siglo XXI. En este contexto, se ha determinado que lapenínsula Antártica será uno de los lugares del planeta más afectados por losaumentos de temperaturas derivados del cambio climático, poniendo en riesgo unporcentaje importante de organismos con alto valor ecológico. Es importante considerar que lasmacroalgas son base de las cadenas tróficas en ecosistemas templados y polares, por lo que su presencia y prevalencia es determinante para el equilibrio deecosistemas con gran diversidad ecológica y relevancia económica. Dirigidos por los doctores Claudio SáezAvaria y Paula Celis Plá, respectivamente, ambos de la Universidad de PlayaAncha (UPLA) y, en un esfuerzo internacional que incluyó a los doctoresFernanda Rodríguez y Céline Lavergne (UPLA), Nelso Navarro (Universidad deMagallanes), Pirjo Huovinen e Iván Gómez (Universidad Austral de Chile), Alejandra Moenne (Universidad de Santiago de Chile) y Murray T. Brown(University of Plymouth; Reino Unido), realizaron una ambiciosa investigaciónconducente a entender las respuestas y el potencial de sobrevivencia de lasmacroalgas del intermareal costero de la península Antártica ante futurosincrementos de temperatura asociados al cambio climático. Estas investigaciones "Respuestasbioquímicas y moleculares revelan mecanismos de tolerancia en macroalgas de laAntártica para prosperar bajo cambio climático" y RG_10_18 ("Respuestasfotoprotectoras en macroalgas marinas antárticas, debido a condiciones deestrés por cambio climático"), contaron con el financiamiento INACH rt_09_16. Macroalgas marinas antárticasEn este contexto, la informaciónrecopilada permitiría concluir que, por lo menos en términos de incrementos detemperatura, las especies estudiadas de macroalgas intermareales verdes, rojasy pardas podrían desplegar mecanismos de tolerancia suficientes paracontrarrestar y sobrevivir ante escenarios pesimistas de cambio climático parafines del siglo XXI. No obstante, existe la posibilidad quealgunas especies puedan modificar su cobertura latitudinal y, eventualmente, sudistribución hacia el sur dentro de la península Antártica. Las especies de macroalgas verdes, rojas ypardas Monostroma hariotii, Pyropia endiviifolia y Adenocystis utricularis, respectivamente, utilizadas como modelos de estudio para esta investigación, fueron colectadas en punta Artigas (62º 02' 00" S; 58º 21' 00" O; fig. 1). Luego, en el laboratorio, se sometieron a2 ºC (temperatura promedio en verano austral actual) y 8 ºC (según prediccionesnegativas para fines del siglo XXI por IPCC) por hasta cinco días; lo anterior, en la base "Profesor Julio Escudero", del INACH, en la isla Rey Jorge, península Antártica. Se determinaron una serie de parámetros adistintos niveles de organización biológica. Entérminos ecofisiológicos, se midieron indicadores asociados a la fluorescenciain vivo de la clorofila a del fotosistema II de los cloroplastos de lasmacroalgas. Por otra parte, a nivel bioquímico, se estudiaron respuestasantioxidantes y síntesis de compuestos antioxidantes asociados al ciclo delglutatión - ascorbato, conocido como el sistema de control redox más importanteen organismos fotosintéticos. Finalmente, en términos moleculares, sedeterminaron los niveles de expresión de genes que codifican por enzimasantioxidantes y proteínas de shock térmico (hsp como son conocidas por sussiglas en inglés) para la especie de macroalga P. endiviifolia, estas últimasconocidas por tener un rol sustancial en la reparación de proteínasdesnaturalizadas por incrementos de temperatura. Los resultados proporcionaron interesantesnociones de cómo responderían estas macroalgas en los próximos años. Por unaparte, los datos fotosintéticos no evidenciaron patrones que indicaran que losincrementos de temperatura indujeran una afectación a nivel ecofisiológico enM. hariotii, P. endiviifolia y A. utricularis. Por otra parte, a nivel bioquímico, no seevidenciaron incrementos en las concentraciones de especies reactivas deoxígeno que pudieran asociar se a altas temperaturas, por lo que la informaciónindicaría un buen control y prevención de estrés oxidativo. Esto fue confirmadopor los niveles de peroxidación de lípidos, indicador de daño oxidativo, sincambios aparentes inducidos por los incrementos a 8 ºC. Los doctores Paula Celis Plá y Carlos Sáez Avaria, UPLAAsí también, los niveles de glutatión yascorbato, importantes compuestos antioxidantes celulares, se mantuvieronprincipalmente en sus formas reducidas en todas las especies estudiadas, evidenciando buen reciclaje y síntesis para mantener los controlados y evitarel daño oxidativo, como fue confirmado anteriormente. En el caso de P. endiviifolia, se observóun aumento en la expresión de las enzimas antioxidantes testeadas (superóxidodismutasa, ascorbato peroxidasa y glutatión reductasa), principalmente a lostres días de exposición a incrementos de temperatura. Asimismo, se estudió la expresión de 5 hspde distinta masa molecular; la mayoría de estas hsp mostraron mayores nivelesde expresión a los tres y cinco días de exposición a 8ºC en comparación atemperatura control de 2 ºC. Un resumen infográfico de los principaleshallazgos puede verse en la figura 2. Los resultados de la presenteinvestigación demostraron que en términos ecofisiológicos y de metabolismoantioxidante, las macroalgas de la península Antártica pudieron sobrellevar debuena manera los incrementos de temperatura a las que fueron expuestas. A niveltranscriptómico, el estudio sugiere que las macroalgas inducen mayores nivelesde expresión de proteínas asociadas a mecanismos de tolerancia al potencial estrésque puedan provocar los aumentos de temperatura. Lo anterior, indicaría que este procesosería una estrategia celular para mantener proteínas con rol en la tolerancia aciertos niveles, suficientes para evitar estrés y daño celular que puedencausar aumentos de temperatura ambiental. Esta investigación proporciona uno de losprimeros antecedentes holísticos a distintos niveles de organización biológicaacerca de las potenciales respuestas de macroalgas polares antes futurascondiciones de cambio climático. Estos hallazgos han sido publicadosrecientemente en la prestigiosa revista internacional Science of the TotalEnvironment (volumen 740, artículo 140379 del 2020). Algunos nuevos avances pendientes dentrode estos proyectos de investigación, serán entregados por los primerostranscriptomas completos de macroalgas del intermareal antártico, informaciónque permitirá profundizar aún más en respuestas y potenciales mecanismos deadaptación a próximos escenarios de cambio climático en zonas polares delplaneta.

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