Escoltar

«Se cerca parella per a una trobada de sexe esporàdica a la mar»

Gotzon Basterretxea, Idan Tuval i Joan Salvador Font Muñoz varen participar, amb aquest article, en el I Concurs de Divulgació Científica de la UIB

El fitoplàncton, constituït per un ampli grup de microorganismes unicel·lulars que habiten els sistemes aquàtics, és un element clau en el funcionament del planeta. Als orígens de la Terra, aquests organismes fotosintètics varen modificar la composició de l'atmosfera, la qual cosa va permetre la vida tal com avui la coneixem.

A l'actualitat, el fitoplàncton és responsable de produir més de la meitat de l'oxigen atmosfèric i de retirar una quantitat equivalent de CO₂. Aquest carboni, fixat en forma de compostos orgànics, sustenta el funcionament de les xarxes tròfiques marines i dulciaqüícoles.

S'estima que a l'oceà existeixen entre 4.000 i 5.000 espècies de fitoplàncton, que s'agrupen en devers quinze classes principals. Les diatomees (Bacillariophyceae) en són un dels grups més rellevants, ja que són més eficients en la fixació de CO₂ que altres classes de microalgues. La seva activitat fotosintètica contribueix en més d'un 40 per cent a la fixació de carboni en l'oceà.

Diminutes cases de vidre dins l'aigua

Les diatomees viuen a gairebé qualsevol ambient humit, fins i tot en els aiguamolls, roques humides, en el gel antàrtic o sobre el verdet. No obstant això, més comunament els trobam en grans reservoris d'aigua dolça i salada. Si mai heu begut aigua d’un llac o de la mar (a qui no li ha passat?), segurament haureu ingerit algunes desafortunades diatomees.

Aquests organismes es caracteritzen per tenir una paret cel·lular silícia, en lloc de les parets orgàniques (de cel·lulosa, quitina, etc.) presents a la majoria de les espècies de fitoplàncton. És a dir, viuen en una casa de vidre!

Aquestes cases de vidre transparent tenen una estructura increïble: estan formades per dues petxines, anomenades frústuls, que encaixen entre si com una capsa de sabates i la seva tapadora.

Els frústuls solen estar ornamentats amb moltíssims de porus, protuberàncies i espines. A més de tenir diverses funcions biològiques, com, per exemple, protegir la cèl·lula i condicionar-ne el comportament hidrodinàmic, aquestes estructures ens serveixen per identificar les diferents espècies de diatomees: cada una té el seu estil, la seva casa decorada de manera singular.

El sexe esporàdic de les diatomees

Quan les condicions són propícies, les diatomees es reprodueixen ràpidament per simple divisió, generant denses poblacions d'individus. No obstant això, després de diversos cicles d'aquesta mena de reproducció asexual, aquest frústul rígid comença a semblar una mica descurat, deslluït i desfasat. I les cèl·lules clonades són tan petites que els seus òrgans interns no hi caben bé i, simplement, es moren.

Per tant, quina és la solució a aquest carreró evolutiu sense sortida? El sexe! Les cèl·lules necessiten recórrer al sexe per assegurar-se la subsistència. Aquesta fase del cicle vital és molt esporàdica, però és crítica per a la subsistència de la població a llarg termini.

Ara bé, una de les qüestions que es desconeixien fins ara és com s'aparellen les diatomees per a la seva reproducció sexual. Cercar parella i unir-s’hi en un medi tan extens i dinàmic com l'oceà és una tasca titànica per a un organisme que no pot nedar. Aleshores, com ho aconsegueixen?

A la recerca de pretendents afins

Les formes de les diatomees varien molt, però en general les podem classificar en dos grups:

  1. Cèntriques. Tenen una simetria radial i, per tant, formes rodones.
  2. Pennades. Amb simetria bilateral i formes allargades.

Aquestes últimes, les pennades, són més abundants. Entre altres característiques, es diferencien de les cèntriques pel fet que necessiten aparellar-se físicament amb altres individus d’una grandària similar per reproduir-se sexualment, ja que no alliberen gàmetes que puguin fecundar externament altres cèl·lules.

Sense gàmetes mòtils i sense poder nedar, no sembla fàcil trobar-se a la mar…

Lligar en grup

Un estudi, realitzat a l'IMEDEA (UIB-CSIC) i publicat a la revista PNAS, esclareix aquest procés d'aparellament. La reproducció sexual sol ocórrer al final d'un període de molt de creixement poblacional, quan la població de diatomees és molt elevada. A més, és un procés col·lectiu i relativament sincronitzat que consta de diverses fases.

  • En una primera etapa, les cèl·lules s'orienten en vertical i comencen a enfonsar-se cap a ambients més profunds i estables. Aquesta alineació vertical de les cèl·lules no s'havia observat a la mar anteriorment. L'hem vista per primera vegada a la badia de Palma, gràcies a la utilització d'un instrument làser submergible que permet mesurar les característiques de les cèl·lules en el seu propi ambient.
  • Durant el viatge cap a aigües més profundes i menys turbulentes, les diatomees se seleccionen en funció de la grandària i densitat. Les cèl·lules més grosses i denses descendeixen més ràpidament, mentre que les més petites queden ressagades. Aquest procés de selecció facilita les interaccions entre individus de característiques similars.
  • Finalment, les inestabilitats hidrodinàmiques generades per l'enfonsament col·lectiu de la població afavoreixen que les cèl·lules xoquin entre si. Així, poden aparellar-se per començar la reproducció sexual.

I així, enfonsant-se, reorientant-se, seleccionant-se i acostant-se, és com les diatomees pennades es troben a la mar.

El nostre estudi ha suposat un gran esforç d'experimentació utilitzant tècniques innovadores en laboratori i fent observació en el medi marí.

Els resultats del treball ajudaran a comprendre més bé la dinàmica de les proliferacions de diatomees, la qual cosa millorarà la nostra comprensió sobre la seva rellevància en el segrest i transferència de CO₂ cap a les zones profundes de l'oceà i, en conseqüència, sobre el seu paper com a reguladores de l'escalfament global.

Data de publicació: 14/07/2020