La floreciente industria del cultivo de algas marinas, un modelo de sostenibilidad y producción de alimentos basada en los océanos, enfrenta un desafío crítico: la detección temprana del estrés en las algas cultivadas.
Hasta ahora, el seguimiento de la salud de las algas se ha basado en métodos laboriosos. Pero, ¿qué pasaría si una pequeña molécula, producida naturalmente por las propias algas marinas, pudiera ser la clave para abrir una nueva era de diagnóstico de la salud de las algas marinas?
Al igual que en otros sectores acuícolas, los maricultores de algas deben establecer indicadores que les permitan conocer el estado de “salud” de sus cultivos. De esta forma, un equipo de científicos de Woods Hole Oceanographic Institution, del Massachusetts Institute of Technology y de la University of Gothenburg estudiaron el comportamiento del peróxido de hidrógeno en el cultivo de las algas marinas Palmaria palmata y Ulva fenestrata.
Factores de estrés en las granjas de macroalgas
Como cualquier organismo vivo, las granjas de algas son vulnerables a una variedad de amenazas. Los factores estresantes ambientales, como los cambios de temperatura, la salinidad y los brotes de enfermedades, pueden causar estragos y provocar importantes pérdidas de cultivos.
Los métodos actuales para monitorear y controlar la salud de las algas marinas suelen ser intensivos en mano de obra y poco fiables. La inspección visual para detectar enfermedades o confiar en los cambios en la biomasa son enfoques reactivos que dejan poco espacio para una intervención proactiva.
Peróxido de hidrógeno (H2O2)
El H2O2, una especie reactiva de oxígeno (ROS), desempeña un doble papel: una señal de estrés cuando las cosas van mal y contribuyen a la formación de importantes gases que influyen en el clima. El H2O2, un subproducto natural del metabolismo de las plantas, desempeña un papel crucial tanto en la defensa como en la respuesta al estrés.
Investigaciones recientes se han centrado en su notable estabilidad y facilidad de medición en agua de mar, lo que la convierte en un indicador de salud prometedor para los cultivos de algas marinas.
Cuando las algas marinas se encuentran con una amenaza, su producción de H2O2 se acelera, creando una burbuja reveladora de estrés en el agua circundante. Este aumento de H2O2 podría ser la clave para una intervención proactiva en los cultivos de algas.
Comportamiento del H2O2
El equipo de investigadores realizaron los estudios con individuos de Palmaria palmata y Ulva fenestrata, que fueron extraídos de cultivos interiores aireados en el Laboratorio Marino de Tjärno.
El estudio profundiza y registra el comportamiento del H2O2 a lo largo del día de las algas. Desde cambios sutiles en la luz y la temperatura hasta repentinas sacudidas de estrés, los científicos siguieron meticulosamente sus fluctuaciones. Sus hallazgos pintan un cuadro fascinante:
- Ritmo diario: Los niveles de H2O2 disminuyen y fluyen naturalmente con el sol, subiendo ligeramente durante el día y descendiendo durante la noche.
- Factores estresantes: Cuando las algas enfrentan factores estresantes agudos, como picos repentinos de temperatura, el H2O2 aumenta drásticamente, alcanzando niveles muchas veces superiores a los observados durante el ciclo día-noche.
El rápido y pronunciado aumento de H2O2 sirve como una alerta roja intermitente, que revela la lucha de las algas bajo estrés. Este sistema de alerta temprana tiene un inmenso potencial para revolucionar la acuicultura de algas:
- Intervenciones proactivas: Al monitorear los niveles de H2O2, los maricultores pueden detectar el estrés antes de que aparezcan síntomas visibles, lo que les permite tomar medidas rápidas para ajustar los parámetros y optimizar las condiciones.
- Mejor salud de los cultivos: La detección temprana del estrés se traduce en una intervención más rápida y una mejor gestión, lo que conduce a cultivos de algas más saludables y resilientes.
- Prácticas sostenibles: El monitoreo de H2O2 ofrece una forma rentable y no invasiva de optimizar las condiciones de la granja, promoviendo la producción sostenible y responsable de algas.
Impacto en la industria de cultivo de algas marinas
De acuerdo con los científicos “Los hallazgos proporcionan evidencia de que el monitoreo de H2O2 podría usarse como indicador de salud en la acuicultura de algas y servir como una señal de alerta temprana de estrés”.
Los resultados del estudio allanan el camino para el desarrollo de sensores que monitorean constantemente los niveles de H2O2 alrededor de las algas marinas y envían alertas en tiempo real cada vez que aumentan los niveles de estrés. De esta forma los maricultores de algas podrían entonces tomar medidas específicas, ajustar las condiciones o implementar estrategias de mitigación antes de que se produzcan daños importantes.
Conclusión
“Nuestros resultados revelan que la exposición a factores estresantes agudos conduce a concentraciones rápidas y sostenidas de H2O2 que son órdenes de magnitud superiores a los cambios en las concentraciones de H2O2 observadas a lo largo del día”, concluyeron los científicos.
En última instancia, aprovechar el poder del monitoreo de H2O2 puede revolucionar la acuicultura de algas. Al convertir pequeñas burbujas en poderosos indicadores de estrés, podemos garantizar el crecimiento sostenible de esta industria vital, contribuyendo a la seguridad alimentaria, la salud de los océanos y un futuro mejor para nuestro planeta.
Contacto
Colleen M. Hansel
Department of Marine Chemistry and Geochemistry, Woods Hole Oceanographic Institution
Woods Hole, MA, 02543, USA
Email: chansel@whoi.edu
Referencia (acceso abierto)
Taenzer, L., Toth, G. & Hansel, C.M. Assessment of hydrogen peroxide as a bioindicator of stress in seaweed aquaculture. Sci Rep 14, 1956 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-52182-5
