Observar la respuesta de las esponjas antárticas al cambio
climático es el tema principal del artículo “Temporal stability of bacterial
communities in Antarctic Sponges” (en español: Estabilidad temporal de las
comunidades bacteriales en esponjas antárticas) publicado en la revista
científica Frontiers in Microbiology y que fue realizado por los investigadores
del Departamento Científico del Instituto Antártico Chileno (INACH), César
Cárdenas, Alejandro Font, Rodolfo Rondón y Marcelo González, con la colaboración
del investigador del Centro GEOMAR de Kiel, Alemania, Georg Steinert.
Es importante explicar que las esponjas marinas son capaces
de albergar comunidades microbianas densas, diversas y específicas. Dichos
microorganismos viven estrechamente asociados a estos invertebrados marinos; en
palabras simples, estas mantienen una relación simbiótica que favorecen su
existencia.
“El estudio se centra en ver cómo el microbioma - que es
como se llaman estas comunidades que viven asociadas- se comporta en el tiempo,
si tienen la capacidad de ser estables, resistentes o si se ven afectadas por
los cambios ambientales”, aclaró el Dr. César Cárdenas.
Gran parte del conocimiento actual sobre su diversidad y el
rol que cumplen las diferentes bacterias, es decir, cómo les sirve a estos
invertebrados marinos, está basado mayoritariamente en especies que habitan
principalmente en aguas tropicales y templadas.
Pese a que algunos estudios anteriores ya habían analizado
el microbioma de algunas esponjas antárticas, no existía conocimiento previo
sobre los patrones temporales (estabilidad) de estas comunidades bacterianas.
Para llevar a cabo esta indagación, se registraron los
patrones temporales de las comunidades bacterianas de cuatro especies de
esponjas (Mycale (oxymicale) acerata, Isodictya sp., Hymeniacidon torquata y Tedania
(Tedaniopsis) wellsae) durante tres veranos (2016 al 2018) en la isla Doumer,
archipiélago de Palmer, en una zona cercana a la base Yelcho en la península
Antártica.
“Primero hicimos una línea base de qué había, elegimos uno
de los sitios y ahí realizamos un marcaje de esponjas; en una primera instancia
llegamos a marcar sesenta muestras. Fue un trabajo no menor ir todos los días;
yo conseguía marcar tres o cuatro por buceo. Entonces de las 60 que marcamos el
primer año, se encontraron siete en total.
Al año siguiente encontramos solo cinco de las siete y esas
cinco las volvimos a encontrar al tercer año”, relata Cárdenas, quien añade que
esto se explica por el fuerte efecto de los icebergs, los cuales impactan el
fondo, removiendo y matando los organismos que viven en el fondo marino.
Posteriormente, se extrajo el ADN de tejido de esponja
interno y externo para obtener las comunidades bacterianas, y se emplearon
análisis computacionales (bioinformáticos).
“Cabe destacar que en el INACH contamos con un equipo de
personas que se ha capacitado a través de colaboración internacional y que ha
desarrollado una experticia en términos de análisis bioinformáticos.
Además, contamos con la infraestructura de servidores
computacionales en nuestro laboratorio, complementado al acceso a plataformas
de análisis bioinformáticos en Francia y Suecia.
Entonces, a través de eso y con colegas de otros países
hemos podido emplear esas herramientas que nos han ayudado a caracterizar cómo
son estas comunidades simbiontes y, a la vez, nos permite modelar y ver cómo
son las funciones de determinados grupos taxonómicos de bacterias”, explica el
biólogo marino del instituto polar.
Según Cárdenas, una de las conclusiones a las que se puede
llegar con esta investigación es que “estamos identificando el rol de las
esponjas en el ecosistema antártico, algo que solo sabíamos por extrapolaciones
del conocimiento en otras latitudes.
Estamos identificando cuáles son estos roles y comenzando a
entender cuál es su importancia. Por ejemplo, es sabido que ellas filtran
nutrientes y los hacen disponibles para otras especies. Ahora también estamos
empezando a entender el rol de las bacterias, su relevancia en el metabolismo
de la esponja y ver cómo el microbioma de la esponja se comporta.
Esto nos ayuda a entender de qué modo estos organismos que
viven en el fondo y que son muy dominantes en el ecosistema antártico, van a
responder al escenario de cambio climático”.
Las esponjas son buenos indicadores de los cambios
ambientales, ya que son especies marinas que no se mueven y no tienen la
capacidad de irse a otros lugares.
Por mucho tiempo se pensó que las esponjas iban a ser
“perdedoras” en un escenario con alzas de temperaturas. Sin embargo, se está
viendo que hay especies que tienen la capacidad de responder.
Si estas se viesen afectadas, todos los roles que juegan
para el ecosistema y sus funciones que cumplen para otros organismos se
perderían. Con estudios como este, se está entendiendo que algunas especies
lograrían (al menos en estos rangos de temperatura que están siendo probados)
sobreponerse al aumento de la temperatura porque sus bacterias son muy estables
y se mantienen en un balance.
De igual manera, estos invertebrados marinos responden a
patrones muy específicos. “Con el retroceso de las plataformas de hielo, se han
encontrado comunidades de esponjas bien establecidas luego de un par de años,
otro paradigma que se ha logrado romper, ya que se pensaba que las esponjas de
agua fría eran de crecimiento muy lento, pero ahora sabemos que son muy
plásticas, por eso algunas tienen capacidad de responder más rápido porque
aprovechan estos eventos.
Las esponjas que estudiamos son capaces de resistir a estos
cambios, incluso con temperaturas fuera de lo normal que se dan en algunas
zonas”, puntualiza Cárdenas.
El desafío a futuro es estudiar cómo reaccionan estas mismas
especies en lugares que son más estables.
“Por ejemplo, en bahía Margarita la variación de temperatura
no parece ser tan fuerte, entonces quizás esas mismas especies, los individuos
que están ahí, no tienen la misma respuesta que las que encontramos en las
cercanías de Palmer. Este es uno de los temas que abordaremos en un futuro.
La parte más difícil ya la logramos, que fue monitorear las
mismas esponjas y hay pocos estudios que hacen lo mismo: uno en Carolina del
Norte, Estados Unidos, y otro en Nueva Zelandia.
Hasta ahora los estudios temporales del microbioma se basan
en que se va a muestrear, colectas y luego vas en otra época de nuevo;
entonces, tienes una idea de que es temporal, pero no son los mismos
individuos. Esa dificultad ya la vencimos y sabemos que funciona. Esperamos
volver a hacer algo similar para seguir entendiendo cómo se comportan en
diferentes zonas y con distinto grado de variabilidad de temperatura”,
concluyó.
El director del INACH, Dr. Marcelo Leppe Cartes, enfatizó
que esta es una de las investigaciones que se consideran de base para el
establecimiento de la diversidad biológica en el océano Austral. Trabajo
científico sobre un organismo marino de difícil estudio sobre el cual se ha
documentado en la última década lo que no se había podido hacer en 40 o 50
años.
“El estudio del phylum Porifera, al cual pertenecen las
esponjas, ha sido bastante limitado en el tiempo; el conocimiento sobre las
esponjas antárticas se ha incrementado de manera significativa desde que el Dr.
César Cárdenas ha desarrollado sus actividades de investigación en este sector
del océano Austral.
Y si bien las esponjas son poco conocidas, su microbioma, el
hábitat que se genera para las bacterias asociadas a ellas, es mucho menor
todavía. Por lo tanto, esto representa un avance importante en las esponjas, no
solo como un organismo sino como el hospedero de una gran comunidad de
microorganismos que viven asociado a ellos y que se encuentran también en
riesgo”, señala.
Leppe recalca, además, que es de suma importancia que los
investigadores puedan dar a conocer sus trabajos en revistas científicas de
primer nivel.
“Una de las exigencias que tenemos para nuestros
investigadores es que puedan publicar en revistas del primer cuartil; eso
significa revistas que tienen índice de impacto medido en la Web of Science de
la mitad hacia arriba y Frontiers es justamente una de ellas, o sea, estamos
buscando siempre realizar ciencia de alta calidad con gran impacto, y sin duda esta
Expedición Científica Antártica (ECA 56) no será la excepción”, explica.
