Cómo las diminutas fitoplancton hacen largas caminatas hacia arriba en el océano
Es una de las migraciones más masivas en la Tierra: una enorme biomasa de diminutos organismos planctónicos que viajan desde las profundidades del mar hacia la superficie. Sin embargo, no todos esos organismos tienen extremidades para propulsarse hacia arriba. Entonces, cómo algunos de ellos logran realizar un viaje tan largo ha sido un misterio.
Ahora, un equipo de investigadores ha demostrado que una especie de fitoplancton tiene una solución ingeniosa: hincharse hasta seis veces su tamaño original. El proceso reduce su densidad y le permite flotar hacia arriba como un globo de helio, informan el bioingeniero Manu Prakash y sus colegas de la Universidad de Stanford el 17 de octubre en Current Biology.
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"Esto es único", dice Andre Visser, oceanógrafo de la Universidad Técnica de Dinamarca en Kongens Lyngby. "Han presentado un caso de una forma novedosa en la que estas células pueden mantenerse a flote o permanecer cerca de la superficie".
El equipo recolectó muestras de agua a unos 160 kilómetros de la costa de Hawái, buscando y observando el comportamiento de Pyrocystis noctiluca. Estos fitoplancton unicelulares de 1 milímetro de largo, más conocidos por su bioluminiscencia, realizan un viaje único en la vida desde aproximadamente 125 metros de profundidad hasta unos 50 metros, donde hay más luz solar que necesitan para fotosintetizar. Tales viajes para el fitoplancton pueden llevar días, a diferencia de los pequeños animales, o zooplancton, que suelen hacer la travesía a diario.
En el laboratorio, el equipo utilizó microscopios especiales que ponen al fitoplancton en una especie de "cinta de correr hidrodinámica" para recrear el movimiento de la célula viajando hacia arriba en la columna de agua. "Esto es un poco como una máquina de realidad virtual para células individuales", dice Prakash.
P. noctiluca es más denso que el agua de mar y debería hundirse. Pero al principio de su ciclo de vida, se infla, reduciendo su densidad y viajando hacia arriba en la columna de agua, descubrió el equipo. Al final de su ciclo de vida de siete días, la célula comienza a dividirse en dos células hijas a medida que se hunde. Cuando se completa la división, las dos células recién nacidas se inflan llenándose de agua de mar, expandiéndose hasta seis veces su tamaño original en alrededor de 10 minutos. Y así comienza el ciclo nuevamente.
Los investigadores plantean la hipótesis de que la célula se vuelve menos densa y más flotante a medida que las proteínas acuaporinas en la célula filtran la sal densa del agua de mar entrante. "De esta manera, puedes tener material mucho menos denso inundando la célula, lo que le permite ser menos denso que el agua de mar circundante", dice el bioingeniero de Stanford Adam Larson.
El calcio en el agua de mar podría desempeñar un papel en desencadenar y hacer posible esa transformación, sugieren experimentos usando agua de mar con y sin calcio.
La inflación no solo ayuda al fitoplancton a subir. "Volverse grande en realidad tiene enormes consecuencias para otras partes de su vida", señala Visser. "Las células más grandes tienden a tener un menor riesgo de depredación. Hay menos cosas que pueden comerlas." También ayuda con la captación de nutrientes y la fotosíntesis: una superficie más grande permite a la célula capturar más luz solar.
