![Los secretos de las algas pardas: un viaje a través de la historia evolutiva 1 Alga parda. Fuente: Núcleo Milenio MASH.](https://aquahoy.com/wp-content/uploads/2024/12/AlgaParda3.jpg)
Las algas pardas, científicamente conocidas como Phaeophyceae, son un componente vital de los ecosistemas costeros y forman extensos bosques submarinos que brindan servicios ecosistémicos cruciales. Sin embargo, estos ecosistemas están amenazados por el cambio climático, lo que resalta la necesidad de una comprensión más profunda de la biología y la historia evolutiva de las algas pardas.
Un nuevo estudio publicado en la revista Cell por un equipo internacional de científicos de la Université Evry, Station Biologique de Roscoff, de la Hokkaido University, del Núcleo Milenio MASH de la Universidad Austral de Chile, entre otras organizaciones académicas, profundiza en el mapa genético de las algas pardas, revelando los secretos de su éxito evolutivo y allanando el camino para su conservación futura.
De humildes comienzos a potencia evolutiva
Imagínese una época hace 450 millones de años. Las algas pardas surgieron de un grupo de organismos fotosintéticos, heredando rasgos de un alga roja a través de un proceso complejo llamado endosimbiosis secundaria. Este notable evento preparó el terreno para un aumento en la innovación genética. Los científicos analizaron los genomas de varias especies de algas pardas, descubriendo una historia fascinante. El linaje de las algas pardas fue testigo de:
- Una explosión de nuevos genes: La aparición de las algas pardas implicó la creación de familias de genes completamente nuevas, proporcionando los componentes básicos para funciones novedosas.
- Transformación de las proteínas: La organización de las instrucciones genéticas dentro de las proteínas (dominios proteicos) sufrió reordenamientos significativos, lo que permitió que las proteínas realizaran nuevas tareas.
- Préstamos de los vecinos: La transferencia horizontal de genes, el intercambio de material genético entre organismos no relacionados, desempeñó un papel en la formación del genoma de las algas pardas.
- Adquisición de habilidades especiales: Se establecieron vías metabólicas clave, incluida la producción de alginato, el componente básico de sus paredes celulares flexibles, y la síntesis de compuestos halógenos y florotaninos, potencialmente utilizados para la defensa y otras funciones.
La genómica se encuentra con el fenotipo: desenmascarando el vínculo entre genes y rasgos
Este estudio va más allá de los genes en sí. Los investigadores encontraron una fuerte conexión entre los cambios en el genoma y la evolución de las características físicas. Estos vínculos incluyen:
- Estrategias del ciclo de vida: Los diversos ciclos de vida observados en las algas pardas, desde los simples hasta los complejos, probablemente surgieron de modificaciones genéticas.
- Forma y función de los flagelos: La estructura de los flagelos, las estructuras similares a pelos que se utilizan para el movimiento, parece estar influenciada por la composición genética de las diferentes especies.
El estudio también reveló que la integración de grandes genomas virales en el ADN de las algas pardas ha afectado significativamente su composición genética a lo largo de su historia evolutiva. Este descubrimiento inesperado plantea más preguntas sobre la intrincada danza entre los virus y sus huéspedes.
El Dr. Sylvain Faugeron, co-director de MASH y uno de los autores del estudio, destacó la relevancia de los hallazgos al señalar que la investigación “documentó el rol fundamental de microorganismos como bacterias y virus en la evolución del genoma y la adquisición de nuevas funciones, evidenciando en particular la presencia de segmentos extensos de genomas virales del grupo de los Phaeovirus, virus especializados en infectar las algas pardas”.
En esa línea, el científico explicó que el estudio además reveló “un periodo intenso de evolución genómica en los primeros pasos de las algas pardas, un grupo de organismos que pertenecen a un linaje evolutivo distante de plantas, animales y hongos, y que evolucionó de manera independiente formas multicelulares complejas como las algas gigantes, conocidas en Chile como huiros”.
Por otro lado, se destacan las innovaciones evolutivas que permitieron el desarrollo de organismos multicelulares complejos, como “mecanismos de defensa frente a herbívoros y patógenos, basados en el metabolismo del iodo y el bromo, formando un equivalente de un sistema inmunitario. Además, la evolución de la multicelularidad fue posible gracias a la invención de mecanismos de comunicación entre células, sustentados en genes inexistentes en animales y plantas, ofreciendo así nuevos modelos de estudio de las interacciones celulares”, indicó Faugeron.
Implicaciones para la conservación
Los hallazgos del estudio tienen implicaciones significativas para la conservación de los ecosistemas de algas pardas. Como estos ecosistemas están amenazados por el cambio climático, es esencial desarrollar enfoques sostenibles y de bajo impacto para la producción de alimentos, compuestos bioactivos y biomasa a través de la maricultura de algas. Al abordar las lagunas en nuestro conocimiento de la biología y la historia evolutiva de las algas pardas, podemos entender mejor cómo conservar y gestionar estos ecosistemas.
Conclusión
El estudio proporciona una comprensión integral de la historia evolutiva de las algas pardas, destacando las características genómicas clave que han contribuido a su éxito. Al explorar la biología y la historia evolutiva de estos organismos, podemos apreciar mejor su importancia en los ecosistemas costeros y desarrollar estrategias de conservación efectivas para mitigar los impactos del cambio climático.
Finalmente, la directora del Núcleo Milenio MASH, Dra. Carolina Camus, enfatizó que este tipo de trabajo “no solo amplía nuestra comprensión de la biodiversidad marina, sino que también demuestra cómo la cooperación entre distintos países y áreas de especialización es esencial para abordar los desafíos más complejos de la biología marina y específicamente de las algas. La participación activa del Núcleo Milenio MASH en este proyecto refleja nuestro compromiso con la investigación científica de alta calidad y con el fortalecimiento de la ciencia en Chile, posicionándonos como un referente global en el estudio de las algas y su importancia ecológica y acuícola».
Referencia (acceso abierto)
Denoeud, F., Godfroy, O., Cruaud, C., Heesch, S., Nehr, Z., Tadrent, N., … & Cock, J. M. (2024). Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems. Cell. Volume 187, Issue 24p6943-6965.e39.