MAREAS ROJAS Y TÓXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS

Páginas en Mareas rojas y Tóxina Amnésica de los Moluscos: posibilidades en el Mar Mediterráneo

2010-05-07T19:50:00.002+02:00

Cuando abrí este blog con mi trabajo de investigación del doctorado, dado que era un tema muy especializado, nunca pensé que llegaría a tener tantos visitantes como he tenido. A todos les doy las gracias por sus visitas y su interés y también aprovecho para dar la bienvenida a todos los nuevos visitantes de este blog.

Al colgar la información, como se hace en un blog, de más antigua a más moderna, si se quiere consultar una parte del trabajo anterior, no existe ningún problema en hacerlo acudiendo al archivo del blog. Pero he pensado que facilitaría mucho este trabajo el habilitar unas páginas a modo de índice o sumario. Por esta razón, se han abierto unas páginas, en las que figuran los epígrafes, clasificados por capítulos.

El agua es vital para la especie humana y en el siglo XXI, debido a su escasez y contaminación, se plantearán muchos retos en este sentido, que pienso podrán ser superados si se pone interés y empeño en ello.

Por otro lado, la inmensa mayoría del agua líquida en nuestro planeta se halla en los mares. El tiempo y el avance tecnológico dirán si será posible desalar esta agua a precios asequibles. Por esta razón y además por el mantenimiento de los ecosistemas marinos y la posible introducción de sustancias extrañas en la cadena alimentaria humana (como las mareas rojas), debemos mantener sin contaminación el agua de los mares.

De la limpieza del agua dulce y del agua marina depende nuestro futuro.

Tomás R. Tovar Júlvez

BIBLIOGRAFÍA

2006-11-27T18:48:00.001+01:00

AGENCIA EUROPEA DEL MEDIO AMBIENTE. El medio ambiente en Europa: segunda evaluación. Medio ambiente marino y litoral. Agencia Europea del Medio Ambiente. Copenhague, 1998.

ÁLVAREZ, María; FRAGA, Santiago; FRANCO, José M.; LÉGER, Claude; BATES, Stephen S. Pseudo-nitzschia multiseries in culture with nitrate and ammonium as nitrogen sources. Internet: http://www.utas.edu.au/docs/plant_science/HAB2000/
poster_abstracts/docs/Alvarez_Maria_J.html

ANDERSON, Donald, D. The Harmful Algae Page. Woods Hole Oceanographic Institution. Woods Hole, 2002. Internet: http://www.redtide.whoi.edu/hab.

AUBERT, Maurice. El cultivo del océano. Labor. Barcelona, 1968.

AUSTRALIAN INSTITUTE OF MARINE SCIENCE. A Review and Synthesis of Australian Fisheries Habitat Research.2001. Internet: http://www.naa.gov.au/recordkeeping/gov_online/agls/

BALTIC SEA RESEARCH INSTITUTE WARNEMÜNDE. The IOW-Picture Gallery of Baltic microalgae. 2001. Internet: http://www.io-warnemuende.de/research/en_galerie.html

BATES; STEPEHN, S.; HILTZ; MARGOT, F.; y LEGER, Claude. Domoic acid toxicity of large new cells of Pseudonitzschia multiseries resulting from sexual reproduction. En Proceedings of Sixth Canadian Workshop of Harmful Marine Algae. St. Andrews (Canadá), 1999.

BEGON, Michael; HARPER, John L; y TOWNSEND, Colin R. Ecología. Individuos, poblaciones y comunidades. Omega. Barcelona, 1988.

BIGELOW LABORATORY. Toxic and Harmful Algal Blooms. http://www.bigelow.org/hab/cause.html.

Biología Marina –Chile. Internet: http://www.biologiamarina.cl/Marea-roja.htm

BOLCH, Christopher; DAVIDSON, Keith. Toxic Pseudo-nitzschia species in Scottish Waters. http://www.sams.ac.uk/dml/projects/ccap/

BOLETÍN OFICIAL DEL ESTADO. Ministerio de las Administraciones Públicas. España.

CENTRO RICERCHE MARINE. Monitoraggio delle biotossine marine. Cenesatico (Italia). Internet: http://www.regione.emilia-romagna.it/crm/im_acido_domoico.htm.

CIMAR. Las mareas rojas. Internet: http://www.cimar.ucr.ac.cr/editables/marearoja.htm
DOMÉNECH, Xavier. Química de la Hidrosfera. Origen y destino de los contaminantes. Miraguano. Madrid, 1995.

DOMINGO I MORATÓ, Montserrat; DE MIRÓ I ORELL, Manuel. Breviario de oceanografía. Oikos-Tau. Barcelona, 1989.

ESCUELA DE FÍSICA DE LA UNIVERSIDAD DE COSTA RICA. Departamento de Física Atmosférica, Planetaria y Oceánica. Fundamentos de Oceanografía.2001.Internet: http://www.efis.ucr.ac.cr/cursos/

EUREKA (Grupo de empresas). Diatoms Nature's Marble: Industry. Eureka, 2001. Internet: http://hjs.geol.uib.no/diatoms/Industry/index.html

FRAGA RIVAS, Santiago. Evaluación del riesgo de intoxicaciones de tipo amnésico causadas por el fitoplancton marino. En Instituto español de Oceanografía. Informe de resultado del Programa Marco 1993-1996. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid, 1998.

FLEMING, R. The composition of plankton and units for reporting populations and productions. Pacific. Sci. Congr. Calif. Proc., 6th, 1940.

HUSS, H.H. Aseguramiento de la calidad de los productos pesqueros. FAO Documento Técnico de Pesca. No. 334. Roma, FAO. 1997.

JANSÁ, J; FERNÁNDEZ DE PUELLES, Mª. L.; LÓPEZ JURADO, J.L.; AMENGUAL, B.; REÑONES, O.; MORILLAS, A. Variación anual e interanual de los factores fisico-químio-biológicos generales del medio pelágico de la Bahía de Palma (Islas baleares, España), desde mayo de 1988 hasta mayo de 1992. Informes Técnicos del Instituto Español de Oceanografía, nº 152. Ministerio de Agricultura, Pesca y alimentación. Madrid, 1994.

JOANDOMÉNEC, Ros. Mediterranea –Ecología. Mediterraneo, 1996. Internet: http://www.fut.es/mediterranea/html/castella/ecologia/ecolprof.htm

LÓPEZ RUIZ, José (coord.). Temas de química oceanográfica. Universidad de Cádiz; UNED-Cádiz. Cádiz, 2000.

LÓPEZ RUIZ, José. El Mediterráneo y la contaminación. En VV.AA. La contaminación del mar: fuentes, toxicidad, degradación y eliminación de contaminantes. García Méndez y Marañón (Eds.). Universidad de Oviedo. Oviedo, 1996.

MARGALEF, Ramón. Ecología. Ediciones Omega. Barcelona, 1982.

MYERS, J. On the algae thoughts abot phisiology and measurements of efficiency. En Falkowsky . Primary productivity in the Sea. Plenum Press, Nueva York, 1980.

NATIONAL OFFICE FOR MARINE BIOTOXINS AND HARMFUL ALGAL BLOOMS. WOODS HOLE OCEANOGRAPHIC INSTITUTION. Harmful Algal Species. Estados Unidos. Intenet: http://www.redtide.whoi.edu/hab/species

NATIONAL OFFICE FOR MARINE BIOTOXINS AND HARMFUL ALGAL BLOOMS
(Woods Hole Oceanographic Institution). The harmful algal page. Internet: http://habserv1.whoi.edu

NOLL, F.; SCHENCK, H.; SCHIMPER, A.F.W.; y STRASBURGER, E. Tratado de Botánica. Sexta edición. Editorial Marín. Barcelona, 1984.

ORIALIS VILLAROEL, Q.F. Marea roja. Instituto de Salud Pública de Chile, 2002. Internet: http://www.ispch.cl/novedades/marearoja.html

ORTIZ, Nicolás; VÁZQUEZ, Susana. Organismos acuáticos peligrosos. Internet: http://www.scubaires.com.ar/buceo_organismos1.htm

PASTOR, Xavier (coord.). El Mediterráneo. Debate. Madrid, 1991.

PLATT Mc GUINN, Anne. Un nuevo ordenamiento para los océanos. Comisión Colombiana del Océano, . 2001. Internet: http://www.cco.gov.co/spa/lecturas/ordena.htm

POLAT, C., S. TUGRUL. Nutrient and organic carbon exchanges between the Black and Marmara Seas through the Bosphorus Strait. Continental Shelf Research, 15(9), (1995).

PROVASOLI, I. Organic regulation of phytoplankton fertility. En Hill, N. H. (ed.): The Seas, 2, Wiley- Interscience, New York, 1963.

RIVERA GONZÁLEZ, Mª. Carmen. Diatomeas planctónicas de la costa de Granada. Universidad de Granada. 2001. Internet: http://www.udc.es/sef/SEFalgas25.html.

RUBÍN, J.P. (coord.). El ictioplancton y el medio marino en los sectores Norte y Sur del Mar de alborán, en julio de 1992 (resultados de la campaña Ictio. Alborán 0792). Informes Técnicos del Instituto Español de Oceanografía, nº 146. Ministerio de Agricultura, Pesca y alimentación. Madrid, 1994.

SECRETARÍA DE MEDIO AMBIENTE, RECURSOS NATURALES Y PESCA DEL GOBIERNO DE MÉXICO. Las mareas rojas. México, 2000. Internet: http://www.semarnap.gob.mx/Noticias/reportajes/marea_roja.htm

TAIT, R.V. Elementos de Ecología Marina. Acribia. Zaragoza, 1987.

THOMAS-DOMENECH, J.M. Atlas de Botánica. Jover. Barcelona, 1983.

Tilman, D. 1982. Resource Competition and Community Structure. Monographs in Population Biology, Princeton University Press. 296 pp.
TOMZCACK, M. Procesos termohalinos; formación de masas de agua; la termoclina estacional. 1999. Internet: http://www.es.flinders.edu.au/~mattom/IntroOc/notes/lectura07.html

UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA. Earthguide. Universidad de California, 1999-2000. Internet: http://earthguide.ucsd.edu/diatom/d3.html

VINOGRADOV, A. The Elementary Chemical Composition of Marine Organisms. Yale University, New Haven, 1953.

VV. AA. The Amnesic Sellfish Poisoning Mystery. En Anal. Chem., 61. 1053A, 1989.

VV. AA. Contaminación marina. Pérez Ruzafa y otros (Eds.). Servicio de Publicaciones de la Universidad de Murcia. Murcia, 1999.

VV. AA. La contaminación del mar. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Oviedo. Oviedo, 1996.

WASTE MAGAZINE. Mediterráneo S.O.S. Internet: http://www.ideal.es/waste/mediterraneo.html

ANEXO: LEGISLACIÓN SOBRE TÓXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS (ASP)

2006-11-27T18:46:00.000+01:00

Real Decreto 571/1999, de 9 de abril, por el que se aprueba la Reglamentación técnico-sanitaria que fija las normas aplicables a la producción y comercialización de moluscos bivalvos vivos.

Propuesta de DIRECTIVA DEL CONSEJO que modifica el Anexo de la Directiva 91/492/CEE por la que se fijan las normas sanitarias aplicables a la producción y puesta en el mercado de moluscos bivalvos vivos

DECISIÓN DE LA COMISIÓN de 15 de marzo de 2002 por la que se establecen controles sanitarios especiales para la recolección y transformación de determinados moluscos bivalvos con un nivel de toxina amnésica de molusco
(ASP) superior al límite establecido en la Directiva 91/492/CEE del Consejo

5.3. MEDIDAS DE CONTROL EN EL MAR MEDITERRÁNEO

2006-11-26T12:06:00.000+01:00

Una vez que se conoció el problema de la ASP y la toxina causante, se empezó a trabajar para obtener un instrumento jurídico con el fin de impedir intoxicaciones de estas características, que eran auténticamente graves.

En este sentido:

- Se modificó el anexo de la Directiva europea 91/492/CEE, por la que se fijan las normas sanitarias aplicables a la producción y puesta en el mercado de moluscos bivalvos vivos, de forma que el porcentaje de "Amnesic Shellfish Poisoning" (ASP) en las partes comestibles de los moluscos (el cuerpo entero o cualquier parte comestible por separado) no deberá sobrepasar los 20 microgramos de ácido domoico por gramo según el procedimiento de análisis HPLC. O sea, esa directiva, por una parte fija en 20 mg de ácido domoico por gramo de tejido la cantidad máxima de ASP, y por otro fija como método de análisis oficial de la misma el análisis por cromatografía líquida de alta resolución HPLC.

- En España, la norma aplicable es el Real Decreto 571/1999, de 9 de abril, por el que se aprueba la Reglamentación técnico-sanitaria que fija las normas aplicables a la producción y comercialización de moluscos bivalvos vivos. En dicho Real Decreto, ya se halla contemplada la ASP y traspuesta la directiva anterior, volviendo a reiterar la cantidad máxima de ASP en 20 mg de ácido domoico por gramo de tejido y fijando como método de análisis oficial de la misma el análisis HPLC.

- La Decisión de la Comisión de 15 de marzo de 2002, por la que se establecen controles sanitarios especiales para la recolección y transformación de determinados moluscos bivalvos con un nivel de toxina amnésica de molusco (ASP) superior al límite establecido en la Directiva 91/492/CEE del Consejo, permite que los moluscos bivalvos Pecten maximus y Pecten jacobaeus, en determinadas condiciones, pueden contener una concentración superior a la permitida, hasta 250 mg/kg.

Por tanto, es preciso, como medida de control, es necesario cumplir la legislación vigente:

- Que en ningún caso el molusco bivalvo supere los 20 mg/kg de tejido de ácido domoico, exceptuando, en determinadas condiciones los moluscos de las especies Pecten maximus y Pecten jacobaeus (hasta 250 mg/kg).

- El método de análisis oficial es el análisis por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

Todas estas disposiciones legislativas se hallan en los Anexos.

5.2. EL SISTEMA DE ANALISIS DE PELIGROS Y PUNTOS CRITICOS DE CONTROL (HACCP)

2006-11-26T12:03:00.000+01:00

Siguiendo el documento de la FAO “Aseguramiento de la calidad de los productos pesqueros” es evidente que la inspección tradicional es incapaz de eliminar los problemas de la calidad, y es mucho más probable que una estrategia preventiva, basada en un análisis detallado de las condiciones reinantes, proporcione una seguridad de que los objetivos del programa de aseguramiento de la calidad sean satisfechos. Este punto se hizo evidente durante los inicios de la producción e investigación alimentaria de programa espacial de los Estados Unidos (Bauman 1992). La cantidad de ensayos que debían efectuarse, para llegar a un punto de decisión razonable sobre si un alimento era o no aceptable para un viaje espacial, era extremadamente alta. Además del costo, una gran proporción de cada partida de alimentos producida tenía que ser utilizada para los ensayos, quedando solamente disponible para los vuelos espaciales una pequeña parte.

El resultado de estas consideraciones iniciales fue el desarrollo del sistema de Análisis de Peligros y de los Puntos Críticos de Control (del inglés, Hazard Analysis and Critical Control Point; HACCP).

El sistema HACCP estaba, y todavía está, principalmente dirigido a garantizar la inocuidad de los alimentos, pero puede extenderse fácilmente para abarcar también el deterioro y el fraude económico.

El desarrollo posterior y la introducción del sistema (HACCP) en la producción general de alimentos han sido muy lentos. No obstante, en los últimos años el sistema ha sido ampliamente debatido y se han introducido varios sistemas de calidad nuevos, como la certificación conforme a una norma internacionalmente aceptada (Normas serie ISO 9000) o la gestión de la calidad total (TQM: Total Quality Management), en la que todo el personal de la empresa está plenamente comprometido en el logro de todos los aspectos de la calidad. Una razón para esta nueva orientación es que hoy en día diversas legislaciones alimentarias nacionales cargan toda la responsabilidad de la calidad de los alimentos sobre los productores (Directiva del Consejo de la Unión Europea 91/493/CEE (EEC 1991b) y, p. ej., la ley sobre Inocuidad de los Alimentos del Reino Unido (1990) ofrece la posibilidad de una defensa de debida diligencia en las acciones judiciales sobre la aplicación de esta Ley. Esto significa que un sistema de aseguramiento de la calidad verdaderamente documentado puede apoyar el argumento de defensa de que el fabricante ha actuado con la debida diligencia. Harrigan (1993) estableció que una organización puede poner en marcha un sistema de calidad, p. ej. introducir el HACCP o la TQM u obtener certificado de conformidad con las Normas de la serie ISO 9000 por las siguientes razones:

- Mejorar la eficiencia y rentabilidad de sus operaciones, así como la calidad de sus productos.

- Cumplir un requisito de sus clientes/compradores.

- Proporcionar una defensa de debida diligencia en acciones judiciales.

- Mantenerse al nivel de sus competidores.

Hoy en día está ampliamente reconocida la ventaja de tener un procedimiento documentado y formal de garantía de la calidad de los alimentos. En la Unión Europea, una propuesta para una Directiva del Consejo sobre higiene de los productos alimenticios (EEC 1992) reconoce y exige el uso del HACCP a los empresarios del sector alimentario, mientras que se recomienda la aplicación de las normas de la serie EN 29000.

El sistema se basa en el reconocimiento de que existen peligros (microbiológicos, físicos y químicos) en diferentes puntos en la cadena productiva, pero que pueden tomarse medidas para su control.

Por consiguiente, la anticipación de los peligros y la identificación de los puntos de control son elementos clave en el HACCP. El sistema ofrece un enfoque racional y lógico para controlar los peligros alimentarios y evitar las numerosas deficiencias inherentes al enfoque inspeccional. Una vez establecido el sistema, el principal esfuerzo de la garantía de la calidad estará dirigido hacia los puntos críticos de control (PCC) y lejos de los interminables ensayos del producto final. Esto asegurará un grado mucho mayor de inocuidad a menor costo.

Los principales elementos del sistema HACCP son:

A. Identificación de los peligros potenciales. Evaluación del riesgo (probabilidad) de ocurrencia.

B. Determinación de los Puntos Críticos de Control (PCC). Determinar los pasos que pueden ser controlados para eliminar o minimizar los peligros.

C. Establecimiento de los criterios (tolerancias, niveles que se deben alcanzar) que deben cumplirse para asegurar que el PCC está bajo control.

D. Establecimiento de un sistema de vigilancia.

E. Establecimiento de una acción correctiva cuando el PCC no esté bajo control.

F. Establecimiento de procedimientos de verificación.

G. Establecimiento de un sistema de mantenimiento de la documentación y de los datos.

5.1. MEDIDAS DE LUCHA CONTRA LAS ENFERMEDADES CAUSADAS POR BIOTOXINAS (II)

2006-11-25T17:52:00.000+01:00

En el siguiente cuadro se presenta la situación actual en cuanto a las tolerancias y métodos de análisis que se deben utilizar en un programa de control.

Cuadro 6.1. Vigilancia de las biotoxinas (WHO 1989)

Tomado de PLATT Mc GUINN, Anne. Un nuevo ordenamiento para los océanos. Comisión Colombiana del Océano, . 2001. Internet: http://www.cco.gov.co/spa/lecturas/ordena.htm

5.1. MEDIDAS DE LUCHA CONTRA LAS ENFERMEDADES CAUSADAS POR BIOTOXINAS (I)

2006-11-25T17:49:00.000+01:00

El control de las biotoxinas marinas es difícil y las enfermedades no pueden prevenirse por completo. Todas las toxinas son de naturaleza no proteica y extremadamente estables, como es el caso del ácido domoico. Así, el cocinado, ahumado, secado o salado no las destruye, y no puede decirse por el aspecto de la carne del pescado o de los productos pesqueros, si el alimento es o no tóxico, como ocurre con las almejas contaminadas por ácido domoico, las llamadas “almejas amnésicas”.

La principal medida preventiva es la inspección y muestreo de las zonas de pesca y de los bancos de moluscos bivalvos o poblaciones de gasterópodos, y el análisis de las toxinas. El bioensayo en ratones se utiliza a menudo para este propósito y se realiza una determinación confirmatoria por la técnica HPLC si la muerte sobreviene después de 15 minutos. Si se encuentran niveles altos de toxinas se interrumpen las capturas comerciales. Parece improbable que algún día sea posible controlar la composición del fitoplancton en las áreas de cultivo, eliminando las especies toxigénicas y además, no existe una manera fiable de predecir cuándo proliferará un tipo particular de fitoplancton y por lo tanto, no hay manera de predecir la proliferación de especies toxigénicas.

La eliminación de toxinas mediante técnicas de depuración puede tener cierto potencial, pero el proceso es muy lento y costoso. Existe también el riesgo de que un número reducido de individuos se resistan a abrir y bombear agua limpia a través del sistema y de esta forma mantengan su nivel original de toxicidad.

Para que el control sea eficaz se requieren planes confiables de muestreo y medios también eficaces de detección de las toxinas. En la actualidad, se dispone de métodos químicos confiables para la detección de todas las toxinas, si bien se deben perfeccionar. El plan de muestreo debe tener en cuenta que la toxicidad de los moluscos puede aumentar desde niveles insignificantes hasta letales en menos de una semana, o incluso en menos de 24 horas en mejillones azules. También la toxicidad del molusco puede variar dentro de un área de cultivo según la geografía, las corrientes de agua y la actividad de las mareas.

5. POSIBLES MEDIDAS DE CONTROL

2006-11-24T17:05:00.000+01:00

5.1. Medidas de lucha contra las enfermedades causadas por biotoxinas

5.2. El sistema de análisis de peligros y puntos críticos (HACCP)

5.3. Medidas de control en el Mar Mediterráneo

4.5. CONCLUSIONES (II)

2006-11-24T17:02:00.000+01:00

Figura 5.1. Zonas con más probabilidades de un crecimiento expansivo de

Pseudonitzschia, diatomea productora de ácido domoico.

4.5. CONCLUSIONES (I)

2006-11-23T23:39:00.000+01:00

El Mar Mediterráneo es un mar escaso en nutrientes, pero ello no impide la ocasional aparición de mareas rojas en sus aguas. Los lugares más comunes de aparición se encuentran en la costa norte española y francesa, norte del Adriático y Sicilia.

1.- Aparecen en aguas en las que se produce una estratificación de capas, con calentamiento de la superficial, tal como ha ocurrido en los crecimientos explosivos de Pseudonitzschia.

2.- Los meses más proclives en el Mar Mediterráneo son los comprendidos entre marzo y agosto.

3.- Aparecen también en las periferias de afloramientos, en donde exista abundancia de las sustancias orgánicas que son necesarias para su desarrollo.

La imagen proporcionada por el satélite Nimbus-7 de la NASA muestra que las áreas del Mediterráneo de más desarrollo del fitoplancton son las más ricas en nutrientes, debido a la combinación entre los nutrientes naturales y la contaminación por nutrientes aportados por la actividad antropogénica. Estas áreas son el Ródano, el Adriático, el norte del Egeo, la costa oriental de Egipto, el mar de Alborán y el golfo de Túnez. Este último quizá relacionado con la minería de fosfatos.

En una investigación realizada por Santiago Fraga Rivas, del Centro Oceanográfico del Instituto Español de Oceanografía de Vigo, este investigador piensa que quizá el posible incremento en la tasa de producción del ácido domoico puede deberse a una alteración de la relación N/Si por los vertidos urbanos y agrícolas, sin embargo, no era el objetivo de su trabajo un estudio de las condiciones que provocan una proliferación de Pseudonizschia, aunque los resultados del mismo pudieran servir para ese fin. En su estudio, Fraga Rivas detecta la presencia de Pseudonitzschia australis en las rías gallegas y en el mar de Alborán, concluyendo que en las aguas costeras españolas puede llegar a haber unas ocho especies de Pseudonitzschia, que cultivando varias cepas de Pseudonitzschia australis en cultivo, detecta la presencia del ácido domoico, confirmando la relación causa/efecto entre la presencia de esta especia en las rías y la detección de ácido domoico en molusco. Aunque en otras tres especies que cultivó no se halló la toxina, por lo que probablemente no sean tóxicas.

A falta de estudios más profundos que demuestren la relación entre el crecimiento explosivo de Pseudonitzschia y la composición química del agua marina, en especial la salinidad y los nutrientes, podemos llegar a las siguientes conclusiones:

1.- Aunque las condiciones químicas del Mediterráneo no son las más apropiadas para un crecimiento explosivo de Pseudonitzschia, no hay que descartar que este no sea posible, como lo demuestra la presencia de la diatomea en sus costas.

2.- Las zonas más proclives para este tipo de marea roja serán aquellas ricas en nutrientes: nitrógeno, fósforo y silicio, como son la desembocadura del Ródano, el Adriático, el norte del Egeo, las costa oriental de Egipto, el mar de Alborán y el golfo de Túnez.

3.- Es posible que en el desarrollo expansivo de la diatomea productora de ácido domoico no sean ajenos los vertidos antropogénicos al alterar el equilibrio natural N/Si.

4.4.2.3. Las necesidades de Pseudonitzschia en relación al silicio

2006-11-23T23:28:00.000+01:00

El silicio es un componente fundamental para las diatomeas, ya que necesitan silicato en grandes cantidades para formar la frústula o valva que las recubre. Tanto es así que la cantidad de silicio en una diatomea es alrededor del 93 % en peso de la cantidad de carbono, tal como se puede observar en el cuadro 5.1.

La concentración de silicio en el agua marina oscila de 100 a 0,1 ppm. En datos tomados en la Bahía de Palma (Islas Baleares), los valores normales se sitúan entre 1,9 y 1,5 mg l-1, con máximos de 4 mg l-1 en mayo y 8 mg l-1 en octubre y noviembre. Comparando la distribución estacional con la de los nitratos resultan ser prácticamente idénticas, destacando que su alta concentración se debe al aporte de aportes exógenos, probablemente terrígenos. Además, la curva suavizada de variación de los silicatos es muy semejante a la de los fosfatos.

4.4.2.2. Las necesidades de Pseudonitzschia en relación al nitrógeno

2006-11-23T23:22:00.000+01:00

Ciertas investigaciones han puesto de manifiesto la enorme importancia que tiene el nitrógeno, ya sea en forma de nitrato o de amonio, para el crecimiento de Pseudonitzschia.

Las principales formas inorgánicas en aguas eufóticas son NO3-, NO2- y NH4+ en concentraciones de 2/3, 0,5 y 1/3 mmol N/l, respectivamente. El Mediterráneo es ligeramente deficiente en nitrógeno inorgánico aunque no es la misma cantidad que en fósforo. En áreas oligotróficas pronunciadas, ambos iones proceden únicamente de procesos de regeneración (descomposición de la materia muerta y excreciones) y de nitrógeno atmosférico. En las áreas eutróficas, los nitratos proceden de la descarga de los ríos (de fuente natural), mientras que los iones amonio tienen causa antropogénica. En áreas costeras directamente polucionadas por efluentes, las concentraciones son generalmente muy altas: 35 mmol NO3-/l y 20 mmol NH4+/l.

Las formas orgánicas de nitrógeno son también muy importantes en las capas superiores oceánicas, con concentraciones totales de nitrógeno combinado similares al inorgánico. En las aguas costeras su concentración es más alta y en aguas eutróficas u orgánicamente contaminadas, la fracción de nitrógeno orgánico contribuye con la mayor cantidad total al total de compuestos nitrogenados disueltos. Las formas particulares de nitrógeno orgánico aparecen a menudo con concentraciones similares a las disueltas, aunque tienen que ser consideradas de forma diferente por su lenta velocidad de descomposición. La mayor parte del nitrógeno orgánico disuelto está constituido por una gran variedad de compuestos, muchos de ellos de difícil identificación, entre los que destacan, por su aportación del 10-30 %, la urea y los aminoácidos.

En principio, es el NH4+ la forma de nitrógeno preferida por las algas, seguida del NO3- y del NO2-, aunque hay testimonios de crecimiento algal utilizando únicamente compuestos nitrogenados orgánicos. Este ocurre cuando la concentración de algas ha descendido considerablemente, como por ejemplo, después de un boom de crecimiento.

Los vertidos de nitrógeno y fósforo en la región adriática se sitúan en torno a 270.000 y 24.000 toneladas/año; ello abarca los procedentes de Italia, Croacia y Eslovenia (PNUMA, 1996). Polat y Turgul (1995) calcularon que la parte septentrional del mar Egeo recibe anualmente 180.000 toneladas de nitrógeno y 11.000 toneladas de fósforo provenientes del mar Negro, lo que resulta equiparable a las aportaciones de las fuentes terrestres a la zona nororiental del Mediterráneo.

En términos globales, las aguas que bordean las costas mediterráneas no se caracterizan por su riqueza biológica. El Mediterráneo es, en general, un mar más pobre en recursos marinos que el océano Atlántico, aunque el Mar de Alborán posee una relativa riqueza en nutrientes debido a los aportes de las aguas atlánticas, de tal manera que en parte del Golfo de Cádiz y en el oeste de Alborán existen valores similares en la concentración de nitratos y fosfatos. Particularmente se observa una mayor concentración en las zonas donde existen aportes de origen telúrico y procedentes de las concentraciones urbanas, fenómeno que en el Mediterráneo incide notablemente en la producción primaria.

El intercambio de aguas a través del Estrecho de Gibraltar es, pues, un mecanismo fundamental para la fertilización del Mar de Alborán, al alcanzar las aguas atlánticas la zona eufótica y las capas adyacentes y profundas. A esta forma de fertilización se unen los afloramientos de aguas ricas en nutrientes que, como se ha indicado, se localizan frente a la costa de Málaga. En el Mar de Alborán los valores medios de producción varían entre 70-120 gramos por centímetro cúbico, con un periodo invernal-primaveral de máxima producción.

Como vemos, el nitrógeno es un nutriente mucho más fácil de conseguir para Pseudonitzschia que el fósforo.

También tenemos que destacar que el Mar de Alborán y el Mar Adriático son dos zonas ricas en nutrientes.

4.4.2.1. Las necesidades de Pseudonitzschia en relación al fósforo

2006-11-22T20:28:00.000+01:00

La concentración normal de ortofosfato en capas eufóticas de aguas costeras productivas, es de unos 0,3 mmol PO4=/l, descendiendo considerablemente en los períodos de crecimiento explosivo fitoplanctónico. En el océano abierto la concentración está alrededor de 0,1 mmol PO4=/l en la superficie, 1,5 mmol PO4=/l en el Atlántico y 2,8 mmol PO4=/l en el Pacífico e Índico, estos últimos valores para aguas profundas. En el Mediterráneo, los valores son menores: 0,05 mmol PO4=/l en la capa eufótica y 0,3 mmol PO4=/l en aguas profundas.

Una gran cantidad de este fósforo llega a través de los ríos por disolución de rocas y suelos continentales. Otra importante cantidad, en tiempos modernos, es de origen humano, llegándose hasta alcanzar 2,0 mmol PO4=/l en los puntos de descarga de algunos efluentes.

Debido al carácter oligotrófico del Mar Mediterráneo, parece indiscutible el papel del fósforo como elemento limitante de la productividad. La relación N:P óptima de asimilación (15:1), es ordinariamente más alta (19:1), que en términos de nutrientes significa carencia de fósforo. Hay que destacar el caso particular del Adriático Norte. En la bahía de Koper se han llegado a detectar 5,8 mmol PO4=/l. El nitrógeno es aquí el factor limitante, llegándose a una relación N:P mucho menor, del orden de 12:1.

Como conclusión, en cuanto al fósforo, el crecimiento explosivo de Pseudonitzschia no estaría favorecido, a excepción del Adriático Norte o del Mar de Alborán, zonas sin escasez de nutrientes.

4.4.2. Nutrientes

2006-11-20T18:21:00.000+01:00

En el Mar Mediterráneo, hay que tener siempre presente el aspecto de la productividad primaria. Este mar tiene un carácter oligotrófico, con escasa cantidad de elementos nutrientes y deficiente productividad de la masa fitoplanctónica constitutiva del primer escalón en la escala trófica. En este sentido, sólo el Mar de los Sargazos es comparable en tan baja productividad.

El carácter oligotrófico del Mar Mediterráneo y su baja productividad no se corresponden con los rendimientos parciales de su pesca de algunas de sus zonas, en las que se consiguen altas relaciones capturas/productividad primaria general, lo que se explica porque de forma esporádica aparecen mecanismos de aportes notables de nutrientes.

4.4.1. Salinidad

2006-11-19T13:56:00.000+01:00

La salinidad en el Mar Mediterráneo es alta, llegándose hasta casi el 39 %o en algunas capas superficiales del Sur de Chipre, mientras que en el estrecho de Gibraltar la salinidad es la ordinaria de aguas atlánticas. A la izquierda y a la derecha de la boca de dicho estrecho aparecen unas haloclinas, produciéndose unas intensas variaciones de la salinidad a los aproximadamente 170 y 90 m de profundidad, traduciéndose en sustanciales diferencias de densidad y en el establecimiento de capas claramente diferenciadas.

Las variaciones salinas en todos los mares del mundo son muy pequeñas, debido, lógicamente, a la mezcla existente entre las aguas, sin embargo, ello no impide que existan variaciones y que unas especies estén más adaptadas a un tipo de salinidad que otras.

Como se ha visto anteriormente, Pseudonitzschia se halla adaptada a aguas oligohalinas (salinidad baja) y mesohalinas (salinidad media). Por sus características, las aguas mediterráneas no son hiperhalinas (salinidad alta), pero sí es cierto que su salinidad es un poco más elevada que la media de los mares del mundo.

A la vista de lo anteriormente expuesto, podemos concluir que la salinidad de las aguas del Mar Mediterráneo, al ser un poco más elevada de la media, no favorecería el crecimiento explosivo de la diatomea productora de ácido domoico, sin embargo, tampoco esto parece un grave inconveniente o un factor limitante, ya que las variaciones no son grandes.

4.4. REQUISITOS QUÍMICOS PARA UN CRECIMIENTO EXPLOSIVO DE PSEUDONITZSCHIA

2006-11-16T18:37:00.000+01:00

Los requisitos de la diatomea Pseudonitzschia, según las investigaciones realizadas, son los siguientes:

- Temperaturas: aguas cálidas.
- Luz.
- Salinidad: aguas oligoahalinas a mesohalinas.
- Aguas ricas en nutrientes.

Como se puede observar, los requisitos de luz y temperatura, el Mar Mediterráneo podría cumplirlos, en cuanto al resto de los requisitos vamos a analizarlos a continuación.

4.3.2. Su posible competencia en aguas mediterráneas

2006-11-15T16:42:00.000+01:00

Hay que señalar el trabajo de Tilman et al. (1981) sobre dos especies de diatomeas de agua dulce: Asterionella formosa y Synedra ulna. En la investigación de laboratorio se registró el impacto de las especies sobre su recurso limitante al mismo tiempo que la densidad de las poblaciones. Ambas especies necesitan silicio en forma de silicato para construir sus paredes celulares. Al cultivar aisladamente cualquiera de las dos especies en un medio líquido al que se añadían continuamente recursos, se alcanzaba una capacidad portadora estable, manteniéndose una concentración portadora estable, manteniéndose una concentración baja constante de silicato. Dicho de otra forma, las diatomeas consumían silicato y al explotar este recurso mantenían su concentración a niveles bajos. Sin embargo Synedra reducía la concentración de silicato hasta el nivel más bajo que Asterionella. Así, cuando las dos especies eran cultivadas juntas, Synedra mantenía la concentración a un nivel que era demasiado bajo para que Asterionella pudiera sobrevivir y reproducirse. De esta forma, Synedra desplazaba competitivamente a Asterionella de los cultivos mixtos.

Un caso similar pudiera darse con Pseudonitzschia en aguas mediterráneas.

4.3.1. La adaptación de Pseudonitzschia a las aguas mediterráneas

2006-11-14T18:04:00.000+01:00

Es muy larga la historia de especies foráneas a lo largo y ancho del planeta, causando enormes desórdenes ecológicos. La especie humana ha traído y ha llevado a numerosas especies por todo el globo. Baste citar al eucalipto australiano, hoy habitante normal de nuestras tierras. Como forma de intercambio, el conejo europeo causa numerosos desórdenes ecológicos en Australia. La lista de especies invasoras, tanto vegetales, animales o microscópicas, sería interminable. Las barreras existentes antes de la llegada del hombre, hoy día ya no existen.

Aunque no parece que las aguas mediterráneas sean las preferidas de Pseudonitzschia, ello no es ninguna garantía de que no pueda adaptarse a su nuevo hábitat, pues muchas especies, mediante numerosas estrategias, han sabido adaptarse a un hábitat extraño.

Las especies de Pseudonitzschia encontradas en el Mar Mediterráneo son Pseudonitzschia delicatissima, Pseudonitzschia pseudodelicatissima, y Pseodonitzschia australis.

4.3. LAS DIATOMEAS DEL GÉNERO PSEUDONIZSCHIA EN EL MAR MEDITERRÁNEO

2006-11-13T18:20:00.000+01:00

No es el objetivo del presente trabajo un estudio biológico y ecológico de las diatomeas del género Pseudonitzschia en el Mar Mediterráneo, ya que aunque sería interesantísimo excedería ampliamente los límites del mismo.

Este trabajo está desarrollado bajo la base de la Química Oceanográfica y en el tema que tratamos, se basa en las necesidades de nutrientes de Pseudonizschia, que al ser un organismo autótrofo, no necesita depredar sobre otros seres vivos, sino que obtiene su alimentación en el medio marino.

Sin embargo, no podemos pasar por alto, que la diatomea Pseudonizschia es un ser vivo, y por tanto, sujeto, por supuesto a las leyes de la Química, pero también a las leyes de la Biología, entrando una gran cantidad de variables sobre su viabilidad en las aguas del Mar Mediterráneo.

A pesar de que lo anteriormente dicho, no podemos dejar pasar dos aspectos fundamentales, que nos vemos en la obligación de hacerlo ya que podrían invalidar o no todo el estudio químico que estamos realizando.

4.2. DIATOMEAS Y MEDIO AMBIENTE MARINO (II)

2006-11-12T11:10:00.000+01:00

Se ha comprobado que los extractos terrígenos añadidos a los cultivos favorecen el crecimiento del plancton y, por tanto, de las diatomeas. Los estudios sistemáticos de Droop, Provasoli, etc., demostraron que estos extractos terrígenos se pueden reemplazar por la aportación de vitaminas: tiamina, vitamina B12, biotina, etc. Estos autores pasaron revista a las necesidades en vitaminas de las algas marinas y de aguas dulces. Lewin demostró que el 14 % de las diatomeas requieren tiamina; 20 % de estas algas, cobalamina, y 70 %, ambos elementos.

Tras indicar cuales son los elementos esenciales de este medio de cultivo y de aludir a los mecanismos de los factores de crecimiento, se pueden exponer ya los métodos de cultivo del plancton utilizados en laboratorio.

El criadero puede ir hasta el tubo de ensayo hasta la bombona, pasando por la cámara de cultivo. Casi siempre se utilizan en laboratorio matraces de Erlenmeyer de 250 cm3, pero para obtener gran cantidad de fitoplancton para alimentar, por ejemplo, un criadero artificial de ostras, se utilizan bombonas de dieciocho litros o botellas de suero de nueve litros. En este recipiente se coloca un medio de cultivo. Se puede elegir, por ejemplo, un medio preparado por el equipo Provasoli. Son medios sencillos muy adecuados para el cultivo de las diatomeas. A modo de ejemplo, la siguiente tabla indica los medios adecuados óptimos necesarios para el cultivo de los diversos seres del plancton.

* El ácido sulfosalicílico se usa para disolver FeSO4 (NH4)2SO4.
** S1 Metales: 1 ml de mezcla contiene los siguientes metales: Sr 1,3 mg, Al 0,05 mg, Rb 0,02 mg, Li 0m02 mg, I 0,05 mg, Br 6,5 mg.

Cuadro 5.2. Medios ambientes marinos (mg %)

Tomado de AUBERT, Maurice. El cultivo del océano. Labor. Barcelona, 1968.

Una vez preparado el líquido de cultivo, hay que iluminarlo, ventilarlo y darle la temperatura conveniente. La iluminación se obtiene mediante tubos fluorescentes o lamparas de tungsteno. La ventilación y la agitación se pueden realizar mediante la inyección de aire enriquecido en gas carbónico, que se hace burbujear en el medio ambiente, evitando así la estratificación y permitiendo que todas las células queden expuestas a la iluminación en los recipientes de cultivo de grandes dimensiones. La agitación se aumenta mediante agitadores magnéticos o por un sistema mecánico que mueva la propia cámara de cultivo. Finalmente, la temperatura ideal se mantiene casi siempre mediante un baño de agua regulado por un sistema de refrigeración. Una vez preparadas la cámara de cultivo y el medio dispuesto, sólo resta sembrarlo.

4.2. DIATOMEAS Y MEDIO AMBIENTE MARINO (I)

2006-11-12T11:02:00.000+01:00

Los trabajos de Birge y Chancey, Clarke y Wheeler, seguidos de los de Vinagradov y, en 1942, los de Johnson y Flemming, dedicados al análisis elemental, permitieron evidenciar no solamente los diversos elementos constituyentes (como el Cl, Na, Mg, S, K, Ca y Fe), los oligoelementos (como B, F, Si, Mn, Cu, I, Li, Be, Al, Cr, Co, Ni, Ag) sino que, sobre todo, nos han proporcionado decisiones cuantitativas y cualitativas de los valores y contenidos relativos de los elementos que de manera principal constituyen la materia orgánicas, que principalmente son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno y el fósforo.

Otras investigaciones más detalladas proporcionan datos particularmente interesantes al efectuarse selectivamente, primero sobre organismos animales y después sobre organismos vegetales, finalizando por los de transición.

Cuadro 5.1. Composición relativa de los organismos planctónicos (con relación a C = 100)

Tomado de AUBERT, Maurice. El cultivo del océano. Labor. Barcelona, 1968.

Desde 1890 se sabe que el plancton, y por tanto las diatomeas, pueden cultivarse. Se conocen los medios de hacer que se reproduzca el fitoplancton, y, a partir de éste, de alimentar el zooplancton en cría artificial.

Lo anterior significa que el crecimiento de las diatomeas está determinado por las condiciones medioambientales.

Señalaremos ahora las condiciones y las dificultades de este cultivo y de esta cría de tipo tan particular.

Hay que tener presente, desde un buen principio, que las condiciones vitales creadas de nuevo en una probeta son forzosamente en extremo distintas de las que existen en el medio marino. Por lo tanto, la dificultad consiste en determinar las condiciones del medio natural y adaptarse a ellas con la mayor fidelidad posible.

Los principales ensayos de cultivo se han efectuado con algas planctónicas, diatomeas y peredinios. Su crecimiento y producción resultan favorecidos por factores que pueden variar conjuntamente o independientemente unos de otros. En las condiciones naturales, cada especie tiene una zona de temperatura preferente, pero los numerosos estudios in vitro efectuados en este terreno, como el de Harvey, que data de 1939, y el de Jorgensen, de 1960, han demostrado que la influencia de la temperatura en el crecimiento de una especie en cultivo depende asimismo de los demás factores ambientales, y, en particular, de la luz.

Señalemos el ejemplo de la Nitzschia ovalis: a 1500 lx (lux) el crecimiento máximo se efectúa entre 16 y 18 ºC; para 2250 lx, este punto óptimo del crecimiento se encuentra en niveles térmicos diferentes, entre 14 y 18 ºC por una parte, y por otra, entre 27 y 29 ºC. A 6500 lx, el crecimiento más rápido se verifica entre 27 y 30 ºC; más allá, las temperaturas ya no son soportables para esta especie.

Tenemos, pues, un ejemplo de la acción ejercida por dos factores específicos del medio ambiente, pero veremos que la complejidad va en aumento a medida que profundizamos en este nuevo problema. Los trabajos de Hutner y sus colaboradores han demostrado que una de las acciones de la temperatura consistía en aumentar las necesidades nutritivas. Por ejemplo, para Euglena, aumenta la necesidad de vitaminas B12 con el aumento de la temperatura, y este efecto nutritivo de orden térmico puede tener importancia ecológica: las formas de aguas frías se vuelven entonces capaces de colonizar aguas cálidas, si éstas se hallan enriquecidas.

El umbral de intensidad luminosa, sin embargo, difiere según las especies en cultivo, ya porque ésta se proporcione de manera continua, o bien durante períodos más o menos largos de iluminación. Algunos cultivos de diatomeas, como Chaetoceros didimus, a 19 ºC requieren una iluminación de doce horas diarias, con una intensidad de 200 bujías por pie cuadrado.

Es de sobra conocida la importancia biológica que tiene el complejo temperatura-salinidad sobre el medio marino. No es raro que este segundo factor interfiera directamente en la evolución de nuestros cultivos planctónicos. Ryther, Droop y Guillard han demostrado la importancia que esto tiene. En el medio natural, la salinidad varia geográficamente según las profundidades, el alejamiento de las costas, etc., y así las diferentes especies se hallan divididas selectivamente por fronteras completamente teóricas, es cierto, pero sin embargo reales. Otras, menos sensibles a estas diferencias salinas, pueden franquear estos limites. Ryther y Guiliard han estudiado la influencia de la salinidad en particular sobre Cyclotella nana, demostrando que el índice de crecimiento de las cepas de estuario es invariable, aunque la salinidad varíe desde el valor acostumbrado del agua normal (3,5 %) hasta los valores del agua casi dulce (0,05 %).

Asimismo, el índice de crecimiento de las cepas aisladas del agua de la plataforma continental disminuye rápidamente si la salinidad se hace inferior a la mitad del valor del agua de mar normal. Parece ser, pues, que la tolerancia a ciertos iones, y en particular al ion sodio, es más o menos extensa según las especies.

Pero no basta con poner a los seres que deseamos cultivar en un medio que no les resulte mortal o que les sea más o menos favorable; hay que pensar también en alimentarlos, y entonces entra en juego la importancia de los factores nutritivos. Como sabemos, el agua de mar contiene todos los elementos conocidos en mayor o menor disolución, y sabemos también que los organismos tienen necesidad de los elementos principales, como el carbono, el hidrógeno, el oxigeno, el nitrógeno, el fósforo, el potasio, el azufre, el sodio, el magnesio y el calcio. También tienen necesidad de elementos menores, que utilizan en estado de vestigios, como son el hierro, el cinc, el manganeso, el cobalto, el vanadio, el cobre, etc.

Por lo tanto, es preciso suministrar todos estos elementos de manera asimilable a dichos cultivos; les podemos dar agua de mar enriquecida con extractos terrígenos; un medio nutritivo adecuado como el de Erdschreiber, aporta vestigios de metales y factores de crecimiento. Se puede utilizar asimismo un medio totalmente artificial, lo cual es posible después de los estudios de Provasoli, Laughlin, Droop, Chu y Rodhe que, estudiando sistemáticamente cada elemento nutritivo, lograron preparar medios específicos dotados de un valor de crecimiento óptimo para cada variedad de organismo. Así fue como Provasoli, Laughijn y Droop lograron preparar un agua de mar artificial, químicamente definida que se puede esterilizar sin provocar precipitado a causa de la disminución del porcentaje de calcio y del aumento del de magnesio. Los fosfatos han sido reemplazados por glicerofosfatos, y, por otra parte, estos autores añaden agentes quelantes que sirven para estabilizar los oligoelementos, formando complejos fácilmente reversibles con estos metales. El más empleado es el E. D. T. A. (ácido etilendiamino-tetraacético), que es metabólicamente casi inerte para los organismos y que, a causa de ello, no ayuda al crecimiento de las contaminaciones en los cultivos no estériles. Estos oligoelementos, por otra parte, sólo se utilizan a concentraciones del orden del microgramo por litro.

Pero además de estos factores que favorecen el crecimiento y que sólo se utilizan en forma de vestigios, existen factores nutritivos esenciales, a los que ahora vamos a pasar revista. Una necesidad esencial es la del nitrógeno. Según Myers, la mayoría de las algas unicelulares contienen aproximadamente 8 % de nitrógeno; luego cada gramo por litro (en peso seco) de células producidas en un cultivo, requiere 80 mg/l de nitrógeno, o sea 580 mg/l de nitrato potásico, forma en la cual se suministra. Las fuentes de nitrógeno, por otra parte, pueden variar, pudiéndose utilizar el amoniaco, el nitrato, el nitrito y la urea, pues cada especie utiliza con mayor o menor rapidez una u otra de estas fuentes. Es preferible utilizar el nitrato cuando aumenta el pH del medio ambiente, y, en cambio, el amoniaco si el pH disminuye.

El segundo factor nutritivo importante: el fósforo. En la naturaleza, su índice constituye en general uno de los factores limitadores del crecimiento (ésta es, por otra parte, la razón de que cuando se quieren enriquecer fiordos o lagunas, se enriquecen con superfosfatos). El papel energético y sintético de este elemento es bien conocido en bioquímica, aunque su acción en el medio acuático no esté aún totalmente elucidada por lo que a su mecanismo se refiere. Las experiencias de Kuenzier y Ketchum en 1962 demostraron que las diatomeas no se dividían si el contenido en fósforo de las células era inferior al valor mínimo de 6x10-14 g por célula, dirigiéndose a Phaeodactylum pero estas células pueden acumular hasta treinta veces esta cantidad en presencia de un exceso y dividirse después a expensas de la reserva citada, cuando haya falta de fósforo en el ambiente.

La tercera fuente de nutrición esencial: el carbono. Todas las células necesitan carbono, que se incorpora mediante el mecanismo de la fotosíntesis con utilización del gas carb6nico, o bien explotando las fermentaciones y utilizando entonces moléculas más complejas.

En los cultivos in vitro hay que utilizar fuentes variadas según las especies: glucosa, lactato, ácido glutámico o málico, glicerol, etc.

Se puede emplear igualmente el gas carbónico, fuente sencilla que es casi siempre la preferida. Myers indica que para obtener 1 mg de alga en peso seco, se requieren 0,5 mg de carbono, o sea 1,8 mg de CO2 En la práctica basta con inyectar en el medio elegido aire enriquecido con CO2 a 5 %, que permita realizar al mismo tiempo la ventilación y la agitación del medio, pero como los organismos cultivados sacan toda su energía de reacción de oxidorreducción, se requiere un receptor de hidrógeno (o un donante de electrones). Por lo tanto, la ventilación proporciona este receptor en forma de oxígeno, cuyo porcentaje en el aire ambiente es suficientemente elevado.

Finalmente, para que el mecanismo nutritivo pueda efectuarse de manera conveniente, es necesaria una aportación vitamínica suficiente, pues la mayoría de seres vivientes no efectúan por sí mismos. La síntesis de las vitaminas que les son necesarias empíricamente.

4.1. INTRODUCCIÓN

2006-11-09T17:21:00.000+01:00

Como la especie que produce el ácido domoico es la diatomea Pseudonitzschia, es en esta especie en la que vamos a centrar este estudio. Sobre este ser vivo influyen una serie enorme de variables, tanto físicas, químicas o biológicas. Vamos a dar mayor importancia a las variables de tipo químico, ya que el presente trabajo es un trabajo de química oceanográfica, pero no podemos dejar de olvidar las variables físicas o biológicas, ya que el conjunto de todas es el que nos proporcionará una idea sobre el posible crecimiento explosivo de Pseudonitzschia en las aguas mediterráneas. No obstante, un estudio meramente químico sigue siendo igualmente válido a la hora de evaluar su posible crecimiento, ya que la diatomea tiene unas necesidades, y si una de ellas no se cubre, entonces tendremos la certeza de que su crecimiento explosivo no se producirá.

4. POSIBILIDADES EN EL MAR MEDITERRÁNEO

2006-11-08T18:21:00.000+01:00

4.1. Introducción

4.2. Diatomeas y medio ambiente marino

4.3. Las diatomeas del género Peudonitzschia en el Mar Mediterráneo

4.4. Requisitos químicos para un crecimiento explosivo de Pseudonitzschia

4.5. Conclusiones

3.5. EL SILICIO Y OTROS NUTRIENTES

2006-11-07T17:13:00.000+01:00

Como se ha visto en los puntos anteriores, el silicio es un nutriente fundamental para las diatomeas. Está presente en el agua de mar en forma de iones silicato y posiblemente como pequeños trozos de sílice coloidal. Es un constituyente de la pared celular de las diatomeas, los esqueletos de algunos radiolarios y las púas de algunas esponjas.

El silicio da lugar a un amplio sistema por cuanto aparecen formas silíceas anhidras e hidratadas, en equilibrio con formas particuladas pertenecientes algunas veces a minerales de compleja formulación química. Además participa en determinados procesos geológicos y biológicos, como es la síntesis de diatomeas fitoplanctónicas.

Debido a su connotación biológica esta considerado como uno de los llamados elementos nutrientes, y su concentración, igual que ocurre con los otros nutrientes, nitrógeno y fósforo, presenta una notable dependencia estacional.

La concentración de silicatos en la superficie es anormalmente baja, aunque aumenta con la profundidad, llegando a 1-5 mg/l de silicio en el agua oceánica profunda, correspondiendo los valores más altos al fondo del Pacífico. En el Canal de la Mancha se han medido concentraciones en superficie de 200-400 mg/l durante el invierno, que disminuyen rápidamente hasta valores tan bajos como 10 mg/l durante el crecimiento masivo primaveral de las diatomeas. Durante los meses de verano, la concentración superficial presenta fluctuaciones considerables y rápidas.

Aunque buena parte del silicato de la pared celular de las diatomeas vuelve de nuevo al agua tras su muerte, los depósitos silíceos de origen planctónico cubren grandes áreas del lecho marino.

En latitudes altas, grandes áreas del lecho oceánico se hallan cubiertas por multitudes de diatomeas silíceas. El cieno de diatomeas está formado principalmente por material silíceo en forma de fragmentos de diatomeas. Aparece como un cinturón casi continuo alrededor de la Antártida, por debajo del Océano Glaciar Antártico. Su límite septentrional coincide con la Convergencia Antártica. Existe también una franja de cieno de diatomeas que atraviesa la región septentrional del Pacífico Norte.

Las diatomeas son los organismos que más influyen en el ciclo del silicio. La fijación de silicio va ligada a la respiración y parece que intervienen grupos sulfhidrilo; por lo menos existen conexiones importantes entre el ciclo del silicio y el del azufre. Las diatomeas tienen sus membranas formadas por una matriz orgánica, con pectinas y rica en aminoácidos relacionados con la hidroxilisina, fuertemente incrustada de sílice hidratada. La cantidad del depósito, o sea, la robustez de los frústulos (membrana mineralizada), depende mucho del silicio disponible. La presencia de óxido de germanio en concentraciones superiores a 1,5 mg l-1 de Si impide la asimilación del silicio. Las diatomeas, o por lo menos muchas especies de diatomeas, pueden seguir multiplicándose en medio con muy poco silicio; en este caso sus membranas resultan blandas y deformables. Pero, por lo menos algunas diatomeas no pueden sobrevivir por debajo de ciertas concentraciones de silicio. El crecimiento de Melosira italica se frena por debajo de 0,4 mg l-1 de Si, y el Asterionella y Tabellaria, de membranas algo más delicadas, a concentraciones de 0,25 mg l-1 de Si, Melosira granulata requiere concentraciones más altas, de 3 a 11 mg l-1 de Si. En el mar se comprende que las mayores concentraciones de diatomeas (y silicoflageladas) aparrezcan a asociadas a aguas de reciente afloramiento, ricas todavía en sílice. La variabilidad dentro de una especie se pone de manifiesto comparando los Corethron antárticos, crecidos en aguas muy cargadas de sílice, con las formas de la misma especie que pueblan las aguas superficiales del Atlántico templado y aún del Mediterráneo. Lo mismo vale para otros organismos: las esponjas de agua dulce tienen las espículas del esqueleto más reducidas en aguas con menos silicio, y como esta reducción puede afectar a la espinulación de las espículas, que se borra en especies que normalmente tienen espículas rugosas, la variación puede dar lugar a dificultades taxonómicas. En Spongilla lacustris las espículas dérmicas son microspinuladas en agua con 1,5 mg l-1 de Si, pero se vuelven lisas en agua que contenga menos de 0,2 mg l-1 de Si. El desarrollo masivo de diatomeas en lagos y en el mar rebaja rápidamente la concentración de silicio en el agua. En el mar, una temporada de desarrollo de fitoplancton se pueden separar hasta 100 mg m-3 de si en los 30 m de espesor de la zona fótica superficial y en lagos de agua dulces se dan cifras hasta siete veces superiores.

3.4.8. Diatomeas productoras de ácido domoico: el género Pseudonitzschia (II)

2006-11-06T16:39:00.000+01:00

Figura 3.8. Imagen de Pseudonitzschia multiseries

Figura 3.8. Imagen de Pseudonitzschia pungens

Imágenes tomadas de ANDERSON, Donald, D. The Harmful Algae Page. Woods Hole Oceanographic Institution. Woods Hole, 2002. Internet: http://www.redtide.whoi.edu/hab.

Se han encontrado otros tipos de diatomeas que también son productoras de ácido domoico, como los géneros Alsidium, Amphora y Palmaria, sin embargo el género Pseudonitzschia es el auténticamente representativo del fenómeno.

3.4.8. Diatomeas productoras de ácido domoico: el género Pseudonitzschia (I)

2006-11-05T14:06:00.000+01:00

El género Pseudonitzschia son diatomeas pennadas, pertenecientes a la familia Bacillariaceae.

Pseudonitzschia multiseries fue identificada como tóxica en 1987, cuando 150 personas fueron intoxicadas y tres murieron, después de comer mejillones azules en la isla Príncipe Eduardo (Canadá).

Las condiciones óptimas de crecimiento son aguas superficiales cálidas que son colocadas por temperatura.

Existen varias especies productoras de ácido domoico, pertenecientes al género Pseudonitzschia.

En Escocia, en varios estudios realizados se ha llegado a la conclusión de que la especie dominante en esas aguas es Pseudonitzschia australis. En estas mismas investigaciones se ha comprobado que el crecimiento de la diatomea depende de varias condiciones ambientales, como son la temperatura, salinidad, luz y nutrientes. Todos estos factores tienen influencia en la fisiología de la diatomea y potencialmente en la producción de ácido domoico.

Otras productoras de ácido domoico, como son Pseudonitzschia pungens, Pseudonitzschia pseudodelicatissima y Pseudonitzschia seriata han sido localizadas en el Mar Báltico.

Envenenamientos por la toxina amnésica de los moluscos (ASP) han ocurrido en varios países de América Latina, como Argentina. En Estados Unidos han sucedido en Alaska, la costa Oeste, el golfo de Méjico y el golfo de Maine.

Especies afectadas, además de la humana son cangrejos, navajas, veneras (vieiras), mejillones, anchoas, leones marinos, pelícanos pardos, y cormoranes.

En estudios realizados en la bahía de Chesapeake (Estados Unidos), se observó la especie Pseudonitzschia seriata en el año 2001 de muestras muy dispersas en aguas cálidas mesohalinas (salinidad media) y oligohalinas (salinidad baja). Las densidades eran bajas y estaban diminuyendo entre las estaciones de primavera y verano.

En España, en el Mar Mediterráneo Pseudonitzschia aparece en las costas de Granada bien representada, como así lo ha comprobado Mª Carmen Rivera González en su tesis doctoral Diatomeas planctónicas en la costa de Granada.

Esta misma autora afirma que la distribución estacional muestra el modelo habitual para las diatomeas marinas de climas templados, con dos máximos de producción en primavera y otoño. En la mayoría de las estaciones fueron las muestras del mes de noviembre las de mayor abundancia y proporción de diatomeas. En estas fechas, las estaciones más occidentales muestran una alta proporción de Pseudonitzschia, llegando a constituir hasta el 62% de los individuos de la población, no superando el resto de las especies valores superiores al 7%

Según nos desplazamos hacia oriente (centro del litoral de la provincia), la proporción de Pseudonitzschia disminuye alcanzando cifras que varían entre el 25-32%, a la vez que aumenta la de otros táxones, tales como Chaetoceros didymus y Rhizosolenia bergonii fundamentalmente.

También añade que futuros trabajos pondrán de manifiesto la mayor o menor importancia de los vertidos contaminantes sobre la estructuración de las comunidades planctónicas y, fundamentalmente bentónicas, que se establecen en torno a los puntos de vertido, frente a fenómenos regionales de naturaleza física como los que se dan en esta importante zona de transición del mar de Alborán.

3.4.7. Diatomeas marinas (II)

2006-11-04T09:56:00.002+01:00

Figura 3.7. Arriba, corte transversal de las valvas de una diatomea. Abajo, estructura de la frústula a 850 aumentos.

Tomado de THOMAS-DOMENECH, J.M. Atlas de Botánica. Jover. Barcelona, 1983.

3.4.7. Diatomeas marinas (I)

2006-11-03T18:35:00.000+01:00

Las diatomeas planctónicas presentan una gran variedad de formas, cada una de ellas adaptada a su modo para que la relación superficie/volumen sea elevada.

Se pueden agrupar en cuatro grandes categorías:

- En forma de pastillero. Normalmente circulares y con simetría radial, vistas por su parte superior e inferior, por ejemplo Coscinodiscus y Hialodiscus. A veces están ligadas por prolongaciones protoplasmáticas y forman cadenas, por ejemplo Thalassiosira y Coscinosira.

- En forma de bastón o de aguja. La división entre las valvas puede ser en ángulo recto al eje longitudinal de la célula, por ejemplo Rhizosolenia, y suelen encontrarse unidas extremo con extremo para formar cadenas rectas. En otras especies la división se produce en sentido longitudinal, por ejemplo, Thalassiothrix y Asterionella, y pueden estar unidas forman agrupaciones con forma de estrella o cadenas irregulares en zig-zag.

- En forma de filamento. Células unidas por la superficie de las valvas para crear cadenas cilíndricas rígidas, como Guinardia, o flexibles, como Fragilaria.

- En forma ramificada. Células provistas de espinas grandes u otras proyecciones y que en ocasiones se unen formando cadenas por medio de estas espinas, como Chaetoceros, o por secreciones pegajosas, como Biddulphia.

Además de las formas planctónicas existe un gran número de diatomeas bentónicas que se presentan en la costa o en aguas poco profundas. Pueden crecer en la superficie de los sedimentos o formar una capa resbaladiza sobre las rocas y piedras. Algunas se alzan sobre la superficie del sustrato en forma de filamentos cortos. Con frecuencia, también se encuentran adheridas a la superficie de otras plantas y animales. Las diatomeas bentónicas suelen tener las paredes celulares más gruesas y pesadas que las especies planctónicas. Algunas especies bentónicas que vienen en los sedimentos poseen una cierta motilidad para deslizarse entre los intersticios del sustrato, así como para moverse hacia la superficie o desde ella cuando cambian las condiciones ambientales.

La forma más frecuente de reproducción es la simple división asexual. En condiciones favorables pueden ocurrir tres o cuatro veces diarias, de modo que es posible un rápido incremento en el número de individuos. El protoplasto se alarga y el núcleo y el citoplasma se dividen. Las valvas van separándose gradualmente. Cada célula hija recibe una valva de la célula madre. La valva retenida es la epiteca de la célula hija, que segrega una nueva hipoteca, la cual encaja en la valva vieja. La nueva célula formada dentro de la epiteca de la célula es, por lo tanto, del mismo tamaño que ésta, pero la célula formada dentro de la hipoteca original es menor. Por ello, una particularidad de las diatomeas es que el tamaño medio de los individuos en una población tiende a decrecer a medida que se producen más divisiones. Este proceso de reducción de tamaño no es indefinido. De vez en cuando, las valvas de los individuos más pequeños se separan, el protoplasma queda libre y las valvas se dispersan. Este protoplasma desnudo, conocido como auxospora, se alarga y forma valvas nuevas y mayores.

Algunas diatomeas pueden formar esporas resistentes para hacer frente a períodos de condiciones poco favorables, por ejemplo, durante los meses de invierno en aguas neríticas cuando la temperatura baja y la salinidad fluctúan apreciablemente. La vacuola celular desaparece y el protoplasma se hace esférico, secretando una gruesa pared a su alrededor. Probablemente muchas esporas resistentes se hunden y se pierden, pero en aguas poco profundas algunas de ellas pueden ser devueltas otra vez a la superficie por la acción de las olas, corrientes y turbulencias y entonces germinan. En latitudes altas, las esporas de las diatomeas quedan encerradas en el hielo durante los meses de invierno y germinan al año siguiente al llegar el deshielo.

En algunas diatomeas se ha observado una reproducción sexual. Suele preceder a la formación de auxosporas. El protoplasma de dos diatomeas se fusiona para formar una sola auxospora. En otros casos la fusión de los protoplasmas parece dar lugar a dos o más auxosporas. También se ha observado la formación de microsporas. El protoplasto se divide numerosas veces para formar diminutas estructuras dinoflageladas que se supone actúan como gametos.

Figura 3.6. Diatomeas. A. Pinnularia viridis en visión valvar con rafe. B. La misma en visión pleural. C. La misma en sección transversal. D. Licmophora flabellata. E. Synedra gracilis. F. Asterionella formosa. G. Tabellaria floculosa. H. Coscinodiscus pantocseki. I. Triceratium distinctum. K. Biddulphia aurita. L. Chaetoceras castracanei.

Tomado de NOLL, F.; SCHENCK, H.; SCHIMPER, A.F.W.; y STRASBURGER, E. Tratado de Botánica. Sexta edición. Editorial Marín. Barcelona, 1984.

3.4.6. Filogenia

2006-11-02T17:25:00.000+01:00

Las céntricas con sus espermatozoides flagelados, deben ser consideradas como más primitivas que las pennadas, las cuales han perdido por completo los flagelos. Como antepasados de las diatomeas se puede pensar ante todo en las crisomonadales, cuyos cistes también poseen membranas silificadas. Las diatomeas han quedado limitadas al estado cocal, por la formación de cadenas en algunas especies conduce hacia la forma trical.

Las diatomeas más antiguas que se conocen, ciertamente formas céntricas, corresponden al jurásico. A partir del Cretácico existió ya una gran riqueza de especies. En el terciario y en los interglaciares el desarrollo de diatomeas marinas determinó incluso la formación de rocas (tierra de diatomeas).

3.4.5. Distribución y modo de vida

2006-11-01T10:31:00.000+01:00

Las diatomeas comprenden unas 1.000 especies y se hallan difundidas en las aguas bajo todos los climas y algunas formas también viven en tierra húmeda. Prefieren las aguas de reacción débilmente alcalina. Las céntricas viven sobre todo en el mar y son uno de los componentes principales del fitoplancton. Muchas diatomeas planctónicas poseen apéndices especiales que las ayudan a flotar o se unen en cadenas o de otra manera mediante gelatina. Las céntricas carecen de movimiento propio. Las diatomeas pennadas, muchas veces móviles, viven en aguas dulces, salobres o salinas (a veces se desarrollan en masa) y suelen hallarse descansando en el fondo; otras veces se desarrollan como epifitos sobre plantas acuáticas, pero también han desarrollado formas planctónicas.

3.4.4. Pennatae

2006-10-31T17:12:00.000+01:00

Sus células son bacilares o naviculares, raramente cuneiformes. El centro de simetría se ha transformado entonces en una línea, del que parten los relieves que ofrecen, en conjunto, aspecto de pluma.

En un gran número de especies sigue la línea de simetría una estría longitudinal o “rafe”, cuya constitución exacta varía mucho según los géneros; se admite que en este sitio el plasma sale al exterior y origina un movimiento de reptación particular, que sólo se observa en las diatomeas pennadas.

Generalmente en la reproducción sexual de las pennadas se copulan entre sí dos isogametas carentes de flagelos. En el apareamiento se acoplan dos células vegetativas y segregan gran cantidad de pectina gelatinosa. El núcleo de cada célula se divide, mediante meiosis, en cuatro núcleos haploides, dos de los cuales degeneran. Así se originan en cada célula dos gametas en forma de protoplastos desnudos. Entonces se abren las valvas, los gametas se copulan dos a dos y se originan dos cigotos, los que, como ocurre en las céntricas, crecen en seguida para transformarse en “auxozigotos”. Cada uno de ellos segrega un par de valvas silíceas y forma una nueva célula primicial de tamaño muchas veces mayor que el de las células de las que procede. Las células primiciales y las paternas pueden disponerse perpendiculares.

Existen frecuentes desviaciones de este comportamiento normal, como la formación de un solo gámeta en la célula madre y, por consiguiente, un solo cigoto, o la copulación de los gametas de una sola célula madre entre sí (autogamia), o incluso la ausencia de proceso sexual (apomisis).

3.4.3. Centricae

2006-10-30T16:22:00.000+01:00

Las frústulas tienen contornos circulares o triangulares redondeados y las esculturas de los mismos presentan ordenación radial o concéntrica. A diferencia de las pennadas, las céntricas carecen de capacidad de locomoción.

La reproducción sexual se realiza mediante meiogametos; en las células masculinas se forman mediante meiosis, cuatro espermatozoides y en otras células, generalmente de mayor tamaño, transformadas en oogonios, ovocélulas. Los espermatozoides poseen un flagelo con bárbulas. La determinación del sexo se produce con carácter de modificación.

En concreto pueden darse varias variaciones. Es posible, por ejemplo, que en los oogonios se conserven dos de los cuatro núcleos de los gonios o uno solo, de modo que se formen dos ovocélulas o solamente una. Estas pueden salir al agua exterior o permanecer dentro del oogonio, aligando al espermatozoide a penetrar por una fisura entre las valvas.

En el sexo masculino la célula vegetativa puede pasar directamente a actuar como anteridio (órgano que alberga los gametos masculinos) o se divide primero, por mitosis, en pequeñas células (por ejemplo, en Biddulphia), las cuales se comportan como anteridios simplificados y en casos extremos pueden ser desnudas; cada una de ellas produce cuatro espermatozoides.

Después de la fecundación dentro del oogonio o fuera de él, el cigoto se envuelve en una membrana de pectina (perizonio) y en seguida, distendiendo la envoltura pectínica, crece hasta alcanzar varias veces el tamaño primitivo. Se ha convertido en una “auxozigoto”, que abandona las frústulas viejas, a las que a veces todavía estaba unido y forma dos valvas nuevas, con lo que resulta una nueva célula diploide, la “célula primicial”, a partir de la que se originan nuevas generaciones de células diploides, que van disminuyendo de tamaño según se ha dicho. Las diatomeas son pues diplontes puros, con alternación de fases nucleares gaméticas.

3.4.2. Reproducción de las diatomeas

2006-10-29T11:07:00.000+01:00

Las diatomeas se reproducen por bipartición. Para ellos, las valvas se desencajan una de otra por el empuje del cuerpo plasmático, que aumentan de tamaño; cada una de las dos células hijas produce una nueva hipoteca. Una de las células hijas adquiere pues el mismo tamaño que la célula madre, pero la otra queda más pequeña; repitiéndose las divisiones, esto conduce a una disminución progresiva de dimensiones, que continúa hasta un determinada mínimo, al alcanzar el que se realiza la reproducción sexual, unida a un extraordinario aumento de volumen del zigoto.

Algunas especies pueden oponerse a la reducción progresiva del tamaño debido a que sólo vuelve a dividirse la mayor de las células hijas; en otras, las pleuras poseen cierta elasticidad, de modo que la diferencia de tamaño entre epiteca e hipoteca resulta muy pequeña.

Según la simetría de la frústula, las diatomeas se dividen en dos subórdendes: Centricae y Pennatae. En las primeras, las frústulas son radiadas, mientras que en las segundas son bilaterales. También existen otras diferencias en la estructura de las valvas y es también muy distinto el modo de reproducción por vía sexual, es conveniente tratar los dos grupos por separado.

Figura 3.5. Reducción del tamaño medio de las diatomeas a causa de la reproducción.

Tomado de TAIT, R.V. Elementos de Ecología Marina. Acribia. Zaragoza, 1987.

3.4.1. Taxonomía y anatomía

2006-10-27T16:07:00.000+02:00

Las diatomeas son seres vivos unicelulares, que pertenecen filogenéticamente al filum Chyrsophyta. A veces se unen en filas o fascículos, comprendiendo este grupo gran cantidad de formas. Poseen pigmentos y sustancias de reserva característicos de las crisofíceas, ocupando una particular posición ya que poseen dos valvas silíceas que se constituyen al exterior de la membrana plasmática. Una de dichas valvas, la epiteca, encaja exteriormente como la tapadera de una caja sobra la otra, denominada hipoteca. Cada una de ellas recibe el nombre de teca o valva, mientras sus partes laterales reciben el nombre de pleuras. Por lo tanto, la célula ofrece dos aspectos distintos, según se mire por el lado de las valvas, es decir, por arriba o por debajo o por el lado pleural, es decir, por el flanco.

Entre las valvas, en la zona pleural, se intercalan a veces piezas intermedias, que en algunas especies originan septos que se adentran en el interior de la célula. La envoltura, denominada frústula, presenta con frecuencia, sobre todo en la cara valvar de las tecas, estructuras ordenadas en series de delicadeza y complicación extremada, estando constituidas muchas veces de celdillas diminutas, cuyas caras superior e inferior pueden estar abiertas o cerradas, y en este caso, se hallan atravesadas por poros finos.

La célula de las diatomeas contiene un núcleo disponible y cromatóforos de color pardo, en número de uno o dos grandes o muchos pequeños, pero sus pirenoides (orgánulos plastidiales de las algas), no forman almidón. Los productos de asimilación se acumulan fuera de los cromatóforos: la crisolaminarina en el jugo celular, el aceite, que se forma en gran cantidad en los pirenoides, en vacúolos especiales. También las células poseen mitocondrias y dictiosomas.

Figura 3.4. Partes de una diatomea.

Tomado de NOLL, F.; SCHENCK, H.; SCHIMPER, A.F.W.; y STRASBURGER, E. Tratado de Botánica. Sexta edición. Editorial Marín. Barcelona, 1984.

3.4. LAS DIATOMEAS

2006-10-27T16:06:00.000+02:00

3.3. IMPORTANCIA DEL CULTIVO DEL MEJILLÓN

2006-10-25T18:41:00.000+02:00

En algunos países de Europa, como Francia y España, el cultivo de mejillones o miticultura tiene gran importancia económica. En España se hace el cultivo mediante tres procedimientos: empalizadas, estanques y balsas flotantes, siendo este último el más difundido, por los óptimos resultados que se obtienen debido a las características de las costas y al régimen de mareas. Sus principales parques de cultivo se encuentran en las vías gallegas, costas de Galicia y Cantabria y en los puertos de Barcelona y Valencia; se cultivan de 300 a 400 mil toneladas anuales.

Las especies más frecuentes cultivadas en España, Francia y Holanda, son el mejillón común y el mejillón rubio. En el Mediterráneo se cultiva el mejillón en Tarento y otros puntos de Italia, en donde se llama "cozze mere" al Mytilus edulis y "cozze pelose" al Mytilus barbatus.

En menor proporción se cultivan en Inglaterra, Italia, Portugal, Noruega, Escocia, Alemania y Yugoslavia; en América Latina la miticultura apenas está iniciada en México y en Cuba; está un poco más desarrollada en Venezuela y Chile. En México la pesquería del mejillón se está desarrollando; para 1988 se capturaron 150 toneladas, importándose 8 toneladas de este recurso.

La producción de mejillón en España es de 261.969 toneladas al año (datos de 1999) y es la especie más cultivada con diferencia. En 1998, la acuicultura española ocupaba el primer puesto en producción dentro del Unión Europea. En 1997 alcanzó el 1% de la producción mundial en volumen y el 20% de la producción de la Unión Europea (datos FAO, modificados). En la zona mediterránea y suratlántica, de aguas más templadas, se cultiva el mejillón en estructuras de long-line.

3.2. EL CICLO DE INTRODUCCIÓN DE LA ASP EN LA CADENA ALIMENTARIA HUMANA

2006-10-24T18:20:00.000+02:00

A continuación se describirán los pasos que conducen a la introducción de la Toxina Amnésica de los Moluscos en la alimentación humana.

El primer paso son los nutrientes del agua marina: nitrógeno, fósforo, y fundamentalmente silicio, ya que es el componente fundamental de la frústula de las diatomeas. Éstas son el segundo paso, las diatomeas del género Pseudonitzschia son las productoras de la Toxina Amnésica de los Moluscos (ASP), sirviendo de alimentación a los moluscos, que pueden ser de vida libre o cultivados, como los mejillones, que son el tercer paso. El cuarto paso es la alimentación humana a base de estos moluscos contaminados por la toxina.

Se explicará cada una de las partes, desde la alimentación humana, poniendo en este caso, como ejemplo al mejillón, hasta los nutrientes de las diatomeas.

Figura 3.1. Diagrama de las fases que conducen a un intoxicación alimentaria por ASP.

3.1. MAREAS ROJAS Y TÓXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS (ASP)

2006-10-23T17:56:00.000+02:00

Este tipo de marea roja se detectó por primera vez en el Este del Canadá en el invierno 1987/88, a raíz del consumo de mejillones azules cultivados, se vieron afectadas más de 150 personas y se produjeron 4 muertes. Estos moluscos que se habían contaminado con la Toxina Amnésica de los Moluscos (ASP, Amnesic Shellfish Poisoning (Wright et al, 1989). La muerte de pelícanos y cormoranes que se había observado en California en 1991 fue explicada por la transferencia trófica de esta toxina desde anchoitas que se habían alimentado con diatomeas productoras de ácido domoico (Work et al, 1993). Desde entonces en diferentes lugares del mundo se ha detectado la presencia de estas toxinas.

En 1998, en la costa de California, se produjo el florecimiento de la diatomea tóxica Pseudonistzchia australis, produciendo la muerte de 400 leones marinos, determinándose que esta mortandad fue originada por la ingesta de anchoitas
(Engraulis mordax) que contenían ácido domoico (Scholin et al, 2000).

La Toxina Amnésica de los Moluscos (ASP) ha sido aislada de macro y microalgas, siendo el ácido domoico la principal toxina presente en el plancton, así como en moluscos contaminados. En menor proporción también están presentes tres isómeros geométricos y un diasteroisómero de escasa toxicidad.

El ácido domoico es un conocido aminoácido excitatorio que actúa como antagonista del glutamato en el tejido cerebral del sistema nervioso central. Esta toxina se fija fuertemente en los receptores del glutamato produciendo daños en las neuronas de la región del hipocampo. Dentro de las 24 horas de la ingesta, esta intoxicación produce síntomas gastrointestinales (nauseas, vómitos, dolor abdominal y diarrea), con posterioridad (dentro de las 48 horas) se presentan los síntomas neurológicos característicos de esta intoxicación (confusión, mareos, desvanecimiento somnolencia, desorientación, pérdida temporal o permanente de la memoria). En los casos más graves puede producirse un estado de coma y hasta la muerte. Los daños neurológicos son irreversibles y no se conocen antídotos.

3. ESTUDIO DEL CICLO DE INTRODUCCIÓN DE LA ASP EN LA CADENA ALIMENTARIA HUMANA: CULTIVO DEL MEJILLÓN-DIATOMEAS-SI Y OTROS NUTRIENTES EN EL AGUA MARINA

2006-10-22T11:50:00.000+02:00

3.1. Mareas rojas y Toxina amnésica de los Moluscos (ASP)

3.2. El ciclo de introducción de la ASP en la cadena alimentaria humana

3.3. Importancia del cultivo del mejillón

3.4. Las diatomeas

3.5. El silicio y otros nutrientes

2.8. LA CAUSA

2006-10-19T17:49:00.000+02:00

La localización del ácido domoico en el sistema digestivo de las almejas tiene claramente un origen en el tipo de dieta a través de del plancton.

Las glándulas digestivas de las almejas tóxicas estaban llenas de plancton, que al ser examinado el microscopio reveló la presencia de una diatomea sin identificar.

Los biólogos marinos encontraron en el plancton del estuario un alga identificada como la diatomea Pseodonitzschia pungens. Posteriormente se estableció inequivocadamente que el ácido domoico era un producto secundario en el metabolismo de esta diatomea.

Era la primera vez que se describía una toxina en mariscos teniendo como origen una diatomea marina con implicaciones en la industria pesquera tan significativas.

La diatomea Pseudonitzschia pungens está muy débilmente distribuida por las costas del Atlántico, Pacífico y Océano Índico.

La causa por la que esta diatomea aparece en el mar está relacionada con el hecho de que en la época de desarrollo en la costa es arrastrada por el agua de riego hasta el estuario. Allí, dada su densidad, se sitúa en capas de agua, que son filtradas por las almejas, formando parte de su alimentación.

Este hecho se confirma teniendo en cuenta que cuando ocurrió el problema, en septiembre de 1987, era la época de post-desarrollo. El mismo fenómeno volvió a ocurrir en la misma época en 1988, donde se puso comprobar una alta concentración de ácido domoico, tanto en el agua como en las almejas.

A raíz de lo ocurrido, en todas las industrias pesqueras se implantó un método de “screening” para el análisis in situ del ácido domoico.

2.7. TOXICIDAD

2006-10-17T16:38:00.000+02:00

El estudio de todas las fracciones demostró que el ácido domoico era el único producto responsable de la toxicidad.

Pacientemente, en los siguientes días, con ácido domoico purificado se llevaron a cabo bioensayos para conocer la curva de toxicidad.

Figura 1.12.- Curva de dosis-respuesta, trazada como tiempo de muerte (TOD) contra dosis de ácido domoico (determinado por análisis HPLC), para soluciones estándar y para diferentes extractos contaminados de almejas inyectados a ratones.
Cada punto es el resultado de 2-4 respuestas reproducibles de TOD para una solución, y la barra de error representa una muestra de la desviación estándar. La curva es un polinomio de segundo orden, obtenido por regresión por mínimos cuadrados para todos los puntos.

La figura anterior muestra dicha curva obtenida inyectando ácido domoico puro y cantidades equivalentes de extracto de almejas tóxicas con metanol/agua y con HCl. Se representa frente a 1/t en minutos.

Hay una dosis terapéutica, inferior a 50 mg, pero existe una dosis letal, superior a 900 mg/g, correspondiendo a 0,2-0,3 g de almejas ingeridas.

La neurotoxicidad del ácido domoico se explica por el papel antagonista y competitivo del ácido glutámico:

Es un competidor conformacional del ácido glutámico, que altera la transmisión neurológica normal en el cerebro debido al bloqueo de receptores de glutamato en las células normales. Esto conduce a la estimulación continua de las neuronas y la formación excesiva del ácido glutámico. Compite con el ácido glutámico por los receptores de éste, activándolos y permitiendo la entrada de cloruro, calcio y agua, lo que lleva a la ruptura y muerte celular.

2.6. CONFIRMACIÓN DE LA ESTRUCTURA

2006-10-16T15:46:00.000+02:00

Una vez que se llegó a este punto se pudo confirmar que el compuesto tóxico es el ácido domoico o alguno similar. Mediante NMR se realiza una prueba inequívoca. Se necesita para ello disponer de sustancia pura suficiente. La técnica FT-IR ayuda también a este fin.

Por repetitivas, HPLC, se recogen fracciones del compuesto tóxico y se purifican. El espectro de C13-NMR coincide con uno publicado para el ácido domoico sintético. Se determina el punto de ebullición, fusión y dispersión rotatoria óptica, coincidiendo con los del ácido domoico. El ácido domoico es un ácido tricarboxílico, soluble en agua y termoestable

2.5. ESTRATEGIAS ESPECTROSCÓPICAS (II)

2006-10-15T12:33:00.000+02:00

El espectro de masas muestra un pico a m/z 312 en el modo de iones positivos y m/z (M-H-) a 310 para iones negativos. Este pico se incrementa en altura a medida que se va purificando la toxina. No existe un espectro de masas igual para las fracciones de almejas control.

Los iones fragmentados parecen indicar pérdidas de H-COOH, así como otras pequeñas moléculas neutras, que dan un fragmento intenso a 74 (m/z).

Por antecedentes bibliográficos y por las pistas de las experiencias anteriores, este espectro es característico de un aminoácido protonado.

Realizando la técnica FAB-MS/MS, e introduciendo las especies de los picos del primer MS en un segundo MS, se deduce que el compuesto tienen una fórmula molecular:

C15H22NO6

También se llega a esta conclusión con la ayuda de los espectros FT-IR de las reacciones tóxicas. Este espectro sugiere en la molécula la presencia de los siguientes grupos:

=NH -COOH -CH=CH- -CH3

Y el espectro NMR muestra señales características de grupos:

-CH=CH-CH=CH- CH3-CH=CH- CH3-CH=

Si la molécula tóxica es conocida tiene que aparecer en la bibliografía. Tras una búsqueda a través del Chemical Abastract, aparecieron 12 sustancias con dicha fórmula molecular, de las cuales sólo una era un aminoácido:

Ácido (trans) domoico

Las propiedades farmacológicas de este compuesto tenían relación con los síntomas neurológicos y neurotóxicos causados por las almejas tóxicas, aunque dicho compuesto no estaba descrito como tóxico ni para los seres vivos, ni para el hombre.

2.5. ESTRATEGIAS ESPECTROSCÓPICAS

2006-10-15T12:13:00.000+02:00

Todas las fracciones donde aparece el compuesto tóxico son estudiadas por FAB-MS, masas con bombardeo con átomos rápidos.

En las figuras siguientes se pueden ver los datos espectroscópicos de la toxina de las almejas.

Figura 1.9.- Espectro de masas MS/MS a m/z 312 en el espectro de masas FAB en el modo de iones positivos de una fracción tóxica XAD-2.

Figura 1.10.- Espectro FT-IR de un film delgado de la toxina aislada sobre una ventana de CaF2.

Figura 1.11.- Espectro de protón NMR a 300 MHz de la toxina purificada disuelta en D2O.

2.4. ESTRATEGIAS CROMATOGRÁFICAS (II)

2006-10-14T16:54:00.000+02:00

Figura 1.5.- Cromatograma reconstruido para los datos DAD a 242 nm , que corresponde a los mejillones tóxicos. Condiciones: 25 cm x 4,6 mm i.d. Columna Vydac 20 1TP con 1,0 ml/min CH3CN/CF3COOH; gradiente de elución de 5,0:94,9:0,1 a 99,9:0:0,1 por encima de 40 min.

Figura 1.6.- Cromatograma reconstruido para los datos DAD a 242 nm , que corresponde a los mejillones de control. Condiciones: 25 cm x 4,6 mm i.d. Columna Vydac 20 1TP con 1,0 ml/min CH3CN/CF3COOH; gradiente de elución de 5,0:94,9:0,1 a 99,9:0:0,1 por encima de 40 min.

Como se observa en las anteriores figuras, a 242 nm las diferencias se muestran con muchísima intensidad. Lo que se pueden comprobar en las figuras siguientes.

Figura 1.7.- Diagrama tridimensional, que relaciona longitud de onda, tiempo y absorbancia.
El pico de la izquierda corresponde al triptófano

Figura 1.8.- Diagrama absorbancia-longitud de onda. El máximo se produce a 242 nm.

Al realizar los cromatogramas de dos fracciones extractivas con HPLC-DAD, en condiciones en que se supone que el compuesto tóxico desconocido es polar e ionizable (como un péptido, por ejemplo).

En la muestra tóxica, los cromatogramas a 220 *- 10 nm indican un pico claro, alrededor de los 12 min (justo detrás del pico del triptófano). Este pico no lo presenta la muestra control. Este cromatograma se obtiene con la fracción positiva obtenido con la columna de intercambio iónico XAD-2.

Inicialmente se seleccionó 220 nm porque a esta longitud de onda absorben numerosos compuestos. La representación tridimensional de los datos de HPLC-DAD para la fracción tóxica da información sobre un pico a 242 nm. El cromatograma a dicha longitud de onda revela claramente la dicotomía entre muestra tóxica y muestra control.

La absorción a 242 nm sugiere que el compuesto tóxico tiene un sistema conjugado, tal como:

- C = C – C = C -

Cuando esta fracción, obtenida por XAD-2, se analiza por NVPE se observa una banda al lado del ácido glutámico que al ser revelada con ninhidrina da un color más amarillo que rojo. Esta banda se observa en la fracción tóxica, pero no en la de control.

Por otra parte, la fracción de HPLC-DAD que contiene el pico, al ser recogida y sometida a electroforesis genera la banda anteriormente mencionada, lo que confirma la presencia del compuesto tóxico.

2.4. ESTRATEGIAS CROMATOGRÁFICAS (I)

2006-10-14T11:17:00.000+02:00

Para el caso de que la toxina fuera lábil, inicialmente se seleccionó un procedimiento clásico de extracción para productos naturales. El método era extracción con mezclas alcohol/agua a temperatura ambiente. Los mejores resultados se obtuvieron posteriormente llevando a cabo una posterior extracción del residuo, después de la evaporación con una mezcla diclorometano-agua, con lo que se obtienen dos fases, la acuosa y la orgánica.

La separación cromatográfica de la fase acuosa a través de una columna XAD-2 reveló que la toxina era soluble en agua.

La etapa final del proceso de purificación se realizó por dos métodos separativos basados en propiedades fisicoquímicas distintas.

El HPLC se basa en la diferente partición o reparto de los analitos entre una fase móvil polar y una fase estacionaria no polar, mientras que la electroforesis en papel de alto voltaje (HVPE) las separaciones dependen de la diferente movilidad de las especies cargadas bajo un fuerte campo eléctrico.

Las fracciones positivas en HPLC se confirman por HVPE y viceversa, para minimizar errores. Ambas técnicas dan además información sobre la naturaleza del compuesto tóxico.

Algunos de los resultados obtenidos de perfiles HPLC-DAD de las correspondientes fracciones XAD-2 para mejillones tóxicos y de control podemos observarlos en las figuras siguientes.

Figura 1.3.- Cromatograma reconstruido para los datos DAD a 210 nm , que corresponde a los mejillones tóxicos. Condiciones: 25 cm x 4,6 mm i.d. Columna Vydac 20 1TP con 1,0 ml/min CH3CN/CF3COOH; gradiente de elución de 5,0:94,9:0,1 a 99,9:0:0,1 por encima de 40 min.

Figura 1.4.- Cromatograma reconstruido para los datos DAD a 210 nm , que corresponde a los mejillones de control. Condiciones: 25 cm x 4,6 mm i.d. Columna Vydac 20 1TP con 1,0 ml/min CH3CN/CF3COOH; gradiente de elución de 5,0:94,9:0,1 a 99,9:0:0,1 por encima de 40 min.

2.3. ESTRATEGIA CON BIOENSAYOS DIRECTOS

2006-10-13T10:25:00.000+02:00

Figura 1.1. - Este diagrama de flujo muestra (a) los principios generales la estrategia del análisis por bioensayo directo y (b) los procedimientos de extracción y fraccionamiento usados en la investigación de los mejillones tóxicos (almejas tóxicas, según la traducción literal del inglés al castellano).

La estrategia con biosensayos directos fue la siguiente:

- Se obtuvieron extractos en paralelo de mejillones tóxicos y de control y a través de una serie de etapas de separación se van diferenciando los componentes y las fases.

- Se utiliza una parte de cada fracción separada para bioensayos en ratones y determinar de esta manera en que proporción se encuentra la sustancia o las sustancias tóxicas.

- Los círculos en negro indican positivo en la prueba.

- Todas las fracciones, tanto de mejillones tóxicos como de control, son analizadas por diferentes técnicas analíticas, cromatográficas y espectroscópicas.

- Se pretende comparar las “huellas” cromatográficas y espectroscópicas de las fracciones en paralelo con el fin de hallar donde se encuentra la o las toxinas y en que fracción se puede estudiar su estructura para llegar a conocer su naturaleza.

- Para evitar fluctuaciones debido a la falta de homogeneización de la muestra, todas las experiencias se realizan utilizando abundante cantidad de muestra previamente homogeneizada tanto de tejido de mejillones tóxicos como mejillones de control.

- Es fundamental el conocer la dosis de control para los bioensayos con ratones, con el fin de saber en todo momento en que fracción o fracciones se encuentran los compuestos tóxicos. Como los síntomas que presentaban los ratones en el bioensayo eran distintos a los observados en la marea roja se estudió en primer lugar la curva-respuesta para la dosis letal.

Figura 1.2.- Curva dosis-respuesta que relaciona el tiempo de muerte de un
ratón con la masa de tejido de almeja equivalente a la dosis de inyección

En la figura 2 se muestra dicha curva, donde se representa la cantidad equivalente de tejido dado a loa ratones (en forma de inyección del extracto) y el tiempo de muerte. Se toma como dosis para el bioensayo 0,6 g de tejido de almeja (cantidad equivalente).

2.2. METODOLOGÍAS INICIALES

2006-10-12T11:36:00.000+02:00

Varios laboratorios, preparados para análisis de sustancias tóxicas, como son metales pesados y pesticidas organofosforados, abordaron el estudio del problema, pero sus resultados fueron negativos.

Los experimentos individuales se centraron en comparar las huellas analíticas de los extractos obtenidos con mejillones tóxicos y mejillones no tóxicos. Una diferencia en los cromatogramas o en los espectros de los extractos podría atribuirse entonces al agente tóxico que provocaba el síndrome.

Los métodos analíticos que buscaban estas diferencias incluían:

- TLC (cromatografía en capa fina)

- HPLC con detección HV-V o DAD (diode array detector)

- GC/MS

- FT-IR

- Espectrometría NMR.

Inicialmente se observaron algunas diferencias, tanto en TLC como en HPLC-DAD en la parte liposoluble (extractos en disolventes no polares) de las glándulas digestivas de los mejillones tóxicos y de las mejillones de control.

Las fracciones diferenciadoras tenían espectros UV-V con bandas de absorción anchas, por encima de los 400 nm. Dichas bandas son características de pigmentos naturales del fitoplancton. La conclusión estaba clara. Las glándulas digestivas de los mejillones tóxicos estaban llenas de plancton verde.

Todo indicaba que el origen del problema era el tipo de dieta de los mejillones tóxicos y que la toxina era un componente natural del plancton, pero no existía información sobre la naturaleza del compuesto tóxico.

En el bioensayo con ratones se demostró que la parte liposoluble no era tóxica por lo que era necesario realizar estudios más detallados.

La planificación de las investigaciones estuvo basada en etapas de separación, biosensayos directos y análisis de componentes que condujeron a la identificación del compuesto tóxico.

2.1. INTRODUCCIÓN

2006-10-11T15:51:00.000+02:00

En octubre de 1987, en Canadá, ocurrió un extraño suceso de envenenamiento alimentario. Los síntomas fueron los siguientes: vómitos, diarrea, confusión espacial, amnesia y, en último término, coma. Tres personas murieron y varias docenas sufrieron secuelas con trastornos neurológicos.

Los medios de comunicación empezaron a denominar a este síndrome clínico como envenenamiento por almejas amnésicas. Mediante un estudio epidemiológico realizado por expertos en el tema, se llegó a la conclusión, mediante entrevistas personales, de que el denominador común a todas ellas fue que todas habían ingerido comida de restaurante, y más concretamente mejillón común (Mytilus edulis L.). Estos mejillones se habían cultivado en una zona muy concreta: en la Isla Príncipe Eduardo (Canadá).

El hecho se terminó confirmando mediante bioensayos en ratones, siguiendo el protocolo de The Association of Official Analytical Chemists, con el fin de detectar la marea roja (venenos de mejillones y marisco), demostrándose que inyecciones intraperitoneales del extracto ácido del agua de las almejas cultivadas de la zona de Isla Príncipe Eduardo daban positivo en el test, provocando la muerte de los ratones, con síntomas neurológicos muy distintos de los descritos en la bibliografía para las mareas rojas.

Conocido el agente tóxico, se detuvo la comercialización del producto, pero la alarma social se agravó, ya que contribuyeron a ello periodistas sensacionalistas y pseudocientíficos irresponsables.

La historia científica, de carácter detectivesco, fue seguida por los medios de comunicación y el público durante meses. Era necesario resolver el problema por motivos sanitarios, sociales, políticos y económicos.

Los científicos serios de Canadá se movilizaron ante este grave problema para aislar e identificar al agente tóxico y para saber si era un tóxico natural o un contaminante.

2. EL DESCUBRIMIENTO DEL ÁCIDO DOMOICO COMO COMPONENTE PRINCIPAL DE LA TOXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS (ASP)

2006-10-10T15:26:00.000+02:00

2.1. Introducción

2.2. Metodologías iniciales

2.3. Estrategia con bioensayos directos

2.4. Estrategias cromatográficas

2.5. Estrategias espectroscópicas

2.6. Confirmación de la estructura

2.7. Toxicidad

2.8. La causa

1.7. SITUACIÓN EN EL MAR MEDITERRÁNEO

2006-10-06T17:57:00.000+02:00

A pesar de ser un mar escaso en nutrientes, la productividad del Mediterráneo es relativamente amplia aunque puede decirse que diluida de forma poco propicia para el desarrollo del zooplancton por estar disperso el alimento en una ancha capa eufótica. En esta se produce una intensa regeneración de nutrientes provenientes del fitoplancton descompuesto, en una especia de circuito cerrado de consumo-producción de nutrientes.

Pero esta escasez no impide la ocasional aparición de mareas rojas en el Mar Mediterráneo. Los lugares más comunes de aparición se encuentran en la costa norte española y francesa, norte del Adriático y Sicilia.

Aparecen en aguas en las que se produce una estratificación de capas, con calentamiento de la superficial.

Los meses más proclives en el Mar Mediterráneo son los comprendidos entre marzo y agosto.

Aparecen también en las periferias de afloramientos, en donde exista abundancia de las sustancias orgánicas que son necesarias para su desarrollo.

Suelen durar unos días y pueden prolongarse hasta dos semanas.

Desaparecen bruscamente por cualquier causa, especialmente las que originen turbulencias en las aguas.

Sus peligros son los siguientes:

a) Posible liberación de toxinas, que contaminan a peces y marisco.

b) Producción de gran cantidad de biomasa, cuya descomposición causa situaciones anóxicas.

El fenómeno en el Mar Mediterráneo no es tan preocupante como en otras latitudes (como por ejemplo, las costas gallegas).

1.6. CONSECUENCIAS ECOLÓGICAS DE LAS MAREAS ROJAS

2006-10-05T18:31:00.000+02:00

Este fenómeno puede ser destructivo para la vida marina de varias formas:

1. Cuando el fitoplancton (como los dinoflagelados) acaba todos los nutrientes del agua, o hay cambios en las temperaturas o una disminución en la iluminación solar, la población entera puede morir simultáneamente; conforme el fitoplancton se descompone, se consume mucho oxígeno disuelto en el agua, de tal forma que muchos organismos mueren asfixiados, especialmente peces y aquellos que viven en el fango marino como algunas almejas.

2. Los dinoflagelados como Gymnodinium y Gonyaulax pueden producir toxinas. Algunas toxinas causan la muerte de peces y otros organismos de sangre fría, y también pueden afectar mamíferos y aves marinas, y hasta seres humanos. En el caso de la especie Gymnodinium breve se ha reportado muerte de peces por asfixia, ya que produce una sustancia que rompe los glóbulos rojos impidiéndoles el transporte de oxígeno. Otra toxina producida por el grupo del género Gonyaulax se conoce como la enfermedad del envenenamiento paralizante por moluscos (PSP = “paralytic shell-fish poisoning”); los organismos de sangre caliente son particularmente afectados por este veneno que afecta el sistema nervioso, lleva a una parálisis muscular y puede ocasionar la muerte. Algunos animales de sangre fría como los peces son afectados, pero los moluscos como las almejas y mejillones sólo lo acumulan en sus cuerpos, por lo que en el caso de que éstos sean ingeridos por humanos podría llegar a ser fatal. Cuando hay altas densidades de Gonyaulax, algunas comunidades o zonas pesqueras deben cerrar la pesca de moluscos y crustáceos (cangrejos y langostas) durante ese período.

1.5. CONSECUENCIAS ECONÓMICAS DE LAS MAREAS ROJAS

2006-10-03T14:48:00.000+02:00

Otra consecuencia que acarrean los FAN para el ser humano es el daño económico, tanto para empresas exportadoras como para pescadores artesanales y población en general. Existen grandes extensiones de mar que están en veda, lo que hace que muchas familias vean mermados sus ingresos económicos. Existen regiones en el planeta cuya única fuente de trabajo y subsistencia son los recursos que da el mar. Incluso, en lugares aislados es la única fuente de alimentos. Esto hace que sea necesario estudiar el fenómeno para así poder comprender y convivir de mejor manera con la naturaleza que nos rodea.

Hay que tener en cuenta que no sólo estamos hablando de pesca, sino también de acuicultura. Por citar un ejemplo, en el cultivo del mejillón (miticultura), cuando en las aguas donde se cultivan aumenta el número de peridinias, pequeños organismos que viven en el plancton, que producen mareas rojas, estos organismos se acumulan en el mejillón y entonces lo convierten en un alimento tóxico y peligroso.

Pérdidas económicas causadas por las Mareas Rojas en las Pesquerías e Instalaciones de Acuicultura

Datos tomados de PLATT Mc GUINN, Anne. Un nuevo ordenamiento para los océanos. Comisión Colombiana del Océano, 2001. Internet: http://www.cco.gov.co/spa/lecturas/ordena.htm

1.4. TOXINAS PRODUCIDAS POR LAS MAREAS ROJAS

2006-10-02T17:57:00.000+02:00

Las toxinas más conocidas son las ciguatoxinas y las brevetoxinas, aunque también se han descrito otras tales como: saxitoxinas, venenos diarreicos, ácido domoico, y la toxina pfiesteria. Las más tóxicas conocidas son las ciguatoxinas, que ocasionan la conocida ciguatera, y que son producidas por los dinoflagelados Ganbierdiscus toxicus, Ostreopsis siamensis y Prorocentrum lima. Las brevetoxinas (100 veces menos tóxicas que las ciguatoxinas), de las que se conocen aproximadamente nueve son producidas por Gymnodinium breve. Se conocen una docena de saxitoxinas, neosaxitoxinas y gonyautoxinas, y son producidas por los géneros Alexandrium, Gonyaulax, Protogonyaulax, Pyrodinium y Gymnodinium. En general las toxinas del fitoplancton causan mortalidad en peces y toxicidad en los moluscos, así como envenenamiento o la muerte en humanos, mamíferos marinos (delfines, manatíes, ballenas), aves (como pelícanos y cormoranes) y peces. Actualmente se ha comprobado que va aumentando el efecto tóxico en consumidores directos o indirectos de los organismos que han concentrado las toxinas.

Las toxinas afectan el metabolismo normal de los organismos, y pueden ocasionar la muerte en el hombre en un lapso de 12 horas según la cantidad de toxinas ingerida, ya que aún no existen antídotos contra las toxinas. Algunos síntomas comunes que presentan las personas afectadas son: debilidad del cuerpo, adormecimiento alrededor de la boca, dificultades para hablar, pérdida de movimientos voluntarios, dolor de cabeza, vómitos, diarrea, mareos, sed, dolor abdominal, parálisis y fallo cardiaco o respiratorio en casos extremos. Lo recomendable en caso de sospecha de una ingesta de organismos con toxinas es llevar al paciente lo más pronto a un centro médico, darle mucho líquido, algunas veces se induce al vómito, ya en el hospital al paciente se le practicará un lavado gástrico y se le dosificará antihistamínicos como unas de las primeras medidas.

En el caso del Veneno Paralizante de los Mariscos (VPM), la toxina (compuesta por diferentes toxinas, que tienen diferentes grados o poderes de toxicidad) se une a receptores neuronales (canales de sodio), impidiendo o bloqueando el impulso nervioso. Esto provoca en el ser humano una parálisis progresiva en todo el cuerpo que termina con un paro cardiorrespiratorio, provocando la muerte de la persona si ella no está cerca de un centro asistencial. Esta toxina es muy nociva y el grado de toxicidad en los moluscos varía entre uno y otro. Se pueden encontrar mariscos que por unidad están muy contaminados (lo que podría provocar la muerte de una persona en pocos minutos) y otros con bajas concentraciones de la toxina. El VPM es causado por una microalga (organismo unicelular) llamada Alexandrium catenella (dinoflagelado).

La segunda toxina, el Veneno Diarreico de los Mariscos (VDM), está también conformada por varios tipos de toxinas, de las cuales el Acido okadaico (ácido graso), es el más potente. Esta toxina provoca una inhibición de proteínas fosfatasas que están en las células del epitelio intestinal, lo que genera finalmente salida de agua hacia el exterior. Esto origina finalmente una diarrea. Esta toxina es producida por otro dinoflagelado llamado Dinophysis acuta.

La tercera y última toxina es el Veneno Amnésico de los Mariscos (VAM), el Acido domoico (aminoácido). Es un compuesto excitante de los llamados neuroexcitantes o excitotoxinas que interfieren con mecanismos de neurotransmisión, provocando daño a la célula neuronal y muerte celular. En el hombre este daño está asociado con la pérdida de la memoria de corto plazo y en algunos casos con la muerte de la persona. Esta toxina es producida por la diatomea Pseudonitzchia sp.

1.3. CONSECUENCIAS SOBRE LA SALUD HUMANA

2006-06-13T19:26:00.000+02:00

Algunas mareas rojas han causado intoxicaciones en humanos por consumo de mariscos en general, esto provoca síndromes de tipo paralítico, diarreico y amnésico. Cuando hay contacto directo con el agua, puede causar irritación en las vías respiratorias altas. También se han presentado muertes masivas de peces, por lo que se han propuesto varios métodos de control, los cuales hasta la fecha han resultado poco efectivos para el control de este fenómeno.

La eliminación de las toxinas es lenta, pudiendo permanecer en el tejido animal desde meses hasta años, sobre todo en lugares con temperaturas bajas, ya que se reduce su metabolismo.

1.2. CAUSAS DE LAS MAREAS ROJAS

2006-06-12T19:57:00.000+02:00

Las mareas rojas pueden ser frecuentes, en general son impredecibles y de duración corta e irregular, las principales especies que las producen son diatomeas del género Pseudonitzchia y dinoflagelados de los géneros Gonyaulax y Gymnodinium entre otros.

Este fenómeno ocurre cuando interactúan en el medio marino los siguientes factores:

1. Biológicos. Los más importantes son la presencia de una población "semilla" de los mencionados organismos del fitoplancton.

2. Antropogénico. Destaca de manera específica la contaminación orgánica del mar, la cual incrementa anormalmente la cantidad de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, que en concentraciones mayores a las normales en el sitio específico provocan un aumento en la reproducción del fitoplancton, llamado florecimiento (blooms).

3. Ambientales (fisicoquímicos). Se considera el aporte de nutrientes por parte de la atmósfera y de las aguas intercontinentales y subterráneas. También son importantes los procesos de circulación en el agua.

Este crecimiento impredecible se debe a causas aún no determinadas del todo, pero pueden ser de origen natural o por los humanos. Las causas naturales pueden ser: exceso de nutrientes en el agua, cambios en las temperaturas del mar, aumentos en la radiación solar, corrientes marinas o una combinación de algunas o todas a la vez. Se estima que los efectos humanos están asociados con el incremento en el uso de fertilizantes para cultivos terrestres, y que por diversos medios éstos van a dar al mar, afectando sus ciclos normales de nutrientes.

Aunque este es un fenómeno que se presenta de manera natural, la frecuencia y la severidad de las mareas rojas se han incrementado durante las dos últimas décadas, y tienen el aspecto de nuevas especies tóxicas. Algunos expertos relacionan los recientes brotes con las crecientes cargas de nitrógeno y fósforo de las aguas de desecho ricas en nutrientes y a las afluencias agrícolas en corrientes de poco flujo. Entre 1976 y 1986, la población residente en los alrededores del Puerto Tolo, Hong Kong, se incrementó seis veces, por ejemplo; las cargas de nutrientes aumentaron 2.5 veces y la incidencia anual de mareas rojas se elevó ocho veces. En otros casos, las mareas rojas siguen las huellas de los criaderos de peces prosperando en las aguas que contienen tanto desechos como nutrientes. Las acciones concertadas para contener los desechos de la acuicultura han ayudado pero desafortunadamente las operaciones mal manejadas continúan propiciando un medio efectivo de propagación.

1.1. ASPECTOS GENERALES

2006-06-11T11:29:00.000+02:00

Si se toma una muestra grande de agua de mar y se analiza todo lo que contiene, se encontrarían organismos que se pueden ver a simple vista (peces, pulpos, tortugas…) y muchos organismos microscópicos que vemos sólo con ayuda de aparatos especiales. De esta forma, bajo el microscopio se pueden encontrar algunos microorganismos que se mueven y que conforman lo que se conoce con el nombre de zooplancton (como los rotíferos, copépodos y larvas de peces y de invertebrados), y si además, si se analiza bajo el microscopio pero con más aumento lo que contiene el agua, nos encontraremos organismos de una sola célula, filamentosos o en cadenas de células de formas y colores extraordinarios, que conforman lo que conocemos con el nombre de fitoplancton (todas las plantas microscópicas que flotan en la parte superficial del mar). Tanto el zooplancton como el fitoplancton son de mucha importancia en la pesca por constituir el primero y el segundo eslabón de la cadena alimentaria en el mar respectivamente.

En el fitoplancton se pueden encontrar varios grupos de microalgas como las diatomeas (las más abundantes), los cocolitofóridos, los silicoflagelados, y las algas azul-verdosas; siendo también importantes las algas verdes, las cafés y los euglenoides en los estuarios. Un grupo importante son los dinoflagelados los cuales causan las mareas rojas. Se debe recordar que como plantas, estas microalgas se nutren y reproducen con las sustancias químicas con nitrógeno, fósforo y sílice presentes de forma natural en el agua del mar.

Las mareas rojas se deben a la concentración masiva y esporádica de estos microorganismos fotosintéticos unicelulares que viven en la superficie del agua (fitoplancton). Se puede observar tanto en agua salada como en agua dulce. Se llaman mareas rojas porque algunos microorganismos que las producen, emiten un color rojo en las aguas, pero existen otros que emiten coloraciones como el verde, pardo, amarillo y naranja, también hay algunos que no alcanzan densidades tan altas como para colorear el agua, sin embargo, son muy dañinos. Es por eso que a las mareas rojas también se les llaman Florecimientos Algales Nocivos (FAN). La gran mayoría no produce cambio de color de las aguas. De los miles de tipos de mareas rojas, sólo un bajo porcentaje son nocivas (dañinas) para el ser humano (10% aproximadamente del total).

1. LAS MAREAS ROJAS

2006-06-09T15:51:00.000+02:00

1.1. Aspectos generales

1.2. Causas de las mareas rojas

1.3. Consecuencias sobre la salud humana

1.4. Toxinas producidas por las mareas rojas

1.5. Consecuencias económicas de las marea rojas

1.6. Consecuencias ecológicas de las marea rojas

1.7. Situación en el Mar Mediterráneo

INTRODUCCIÓN Y AGRADECIMIENTOS

2006-06-06T19:40:00.000+02:00

En 1987, en la isla Príncipe Eduardo, Canadá, unas ciento cincuenta personas enfermaron con síntomas neurológicos y tres murieron. El origen era una intoxicación por el consumo de mejillones. Enseguida se pensó en un nuevo tipo de marea roja.

Estalló la alarma social, ya que en gran medida contribuyeron a ello, medios sensacionalistas y pseudocientíficos. Era muy importante hallar respuestas.

La investigación en equipo y multidisciplinar fue ejemplar y pronto se hallaron resultados. El responsable de todo era una molécula relativamente sencilla, el ácido domoico, que era antagonista del ácido glutámico y que producía destrucción neuronal.

El ácido domoico era producido por un alga unicelular, una diatomea, Pseudonitzschia pungens, que contenían en gran cantidad los mejillones afectados.

Tras un tiempo, este nuevo tipo de marea roja se produjo en muchos otros lugares de América, como Estados Unidos, Chile y Argentina. Sin embargo, afortunadamente, se conocían las causas y las consecuencias fueron mucho menores.

Los investigadores de todos los países pronto empezaron a trabajar en este tema y pronto empezaron a salir a la luz nuevos descubrimientos. Se empezó a sospechar de que otras diatomeas, como Pseudonitzschia australis, eran también productoras de ácido domoico, tal como lo confirmaban los trabajos de laboratorio.

Los legisladores también se pusieron manos a la obra y la legislación europea y la española incluyeron entre sus leyes este problema, con fin de adoptar medidas de control y evitar que el temido ácido domoico llegara a la mesa de los consumidores.

Hoy por hoy, hemos avanzado mucho en este fenómeno, pero aún tenemos muchas preguntas y pocas respuestas. ¿Por qué este crecimiento tan explosivo de una diatomea prácticamente marginal? Tal como son las diatomeas, seres autótrofos, que pueden alimentarse de materia inorgánica, hay que buscar la respuesta, además de otros factores, en la Química Oceanográfica.

Ciertos investigadores piensan que el crecimiento explosivo de Pseudonitzschia se debe a un desequilibrio en la relación N/Si, debido al aporte de vertidos y a la creciente eutrofización del agua marina.

El presente trabajo trata de analizar, desde el punto de vista de la Química Oceanográfica, cual sería la posibilidad de que este tipo de marea roja apareciese en el Mediterráneo, un mar pobre, desde el punto de vista de los nutrientes, pero no exento de riesgos en este sentido, teniendo en cuenta además que en sus costas, se han encontrado diatomeas del género Pseudonitzschia. A falta de investigaciones que aclaren muchos aspectos de esta marea roja, podemos aventurar, en base a las investigaciones realizadas, que las zonas del Mar Mediterráneo eutrofizadas y por tanto, ricas en nutrientes, siempre serán un peligro para que aparezcan este y otro tipo de mareas rojas al alterar el equilibrio natural de los nutrientes en el agua del Mar.

Me ha interesado siempre la Química Oceanográfica, porque además de amar el mar e interesarme profesionalmente todos los temas relacionados con la contaminación ambiental, creo que es un campo apasionante y extraordinariamente complejo, al estar sujeto a dinámicas planetarias, con una gran cantidad de variables que escapan a nuestro control.

El presente estudio es un trabajo de investigación desarrollado en un curso de doctorado sobre eutrofización marina de la UNED, impartido por el profesor D. José López Ruiz.

Entré en este apasionante tema de la ASP de la mano del profesor D. Angel Alonso Mateos, de Salamanca, quien me mostró el artículo del Anal. Chem., que demostró ser sólo la punta de un enorme iceberg. Me sugirió este interesante tema de investigación y me facilitó ayuda y documentación sobre el mismo, además de animarme y ayudarme, como siempre lo ha hecho, ya desde los tiempos en que era estudiante de Químicas. Vaya por delante mi agradecimiento porque sin su ayuda, posiblemente yo no hubiera entrado en este apasionante tema de la ASP.

También deseo agradecer al profesor D. José López Ruiz, de Cádiz, su atención hacia mi trabajo y por la paciente lectura de mi trabajo y sus amables sugerencias que, sin duda alguna, mejoraron notablemente la redacción final de esta monografía. Fue él quien mostró interés en la publicación de mi trabajo y sin su ayuda esta publicación nunca hubiera podido ser posible.

Finalmente y lejos de ser un tópico, deseo agradecer a mi familia toda su comprensión y apoyo, ya que, por mi culpa, tuvieron que convivir un tiempo con las “almejas amnésicas”

Tomás R. Tovar Júlvez

SUMARIO

2006-06-06T19:36:00.000+02:00

INTRODUCCIÓN Y AGRADECIMIENTOS

1. LAS MAREAS ROJAS

2. EL DESCUBRIMIENTO DEL ÁCIDO DOMOICO COMO COMPONENTE PRINCIPAL DE LA TOXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS (ASP).

3. ESTUDIO DEL CICLO DE INTRODUCCIÓN DE LA ASP EN LA CADENA ALIMENTARIA HUMANA: CULTIVO DEL MEJILLÓN-DIATOMEAS-EL SILICIO Y OTROS NUTRIENTES EN EL AGUA MARINA

4. POSIBILIDADES EN EL MAR MEDITERRÁNEO

5. POSIBLES MEDIDAS DE CONTROL

6. CONCLUSIONES

ANEXO: LEGISLACIÓN SOBRE TOXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUCOS (ASP)

BIBLIOGRAFÍA

MAREAS ROJAS Y TOXINA AMNÉSICA DE LOS MOLUSCOS: POSIBILIDADES EN EL MAR MEDITERRÁNEO

2006-06-06T19:29:00.000+02:00

Tomás R. Tovar Júlvez