Descubren la base genética de cómo las floraciones de algas nocivas se vuelven tóxicas

Un equipo dirigido por científicos de la Institución de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego y el Instituto J. Craig Venter (JCVI, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, ha descubierto la base genética de la producción de ácido domoico, una potente neurotoxina producida por floraciones de algas nociva.Las floraciones de algas nocivas causan daños económicos y ambientales significativos a las comunidades costeras de todo el mundo. Estas floraciones ocasionalmente producen toxinas que pueden hacer enfermar a los mamíferos marinos y amenazar la salud humana cuando las toxinas se acumulan en los mariscos.

Una alta dosis de exposición al ácido domoico, producida por un tipo de fitoplancton conocido como diatomeas en el género ‘Pseudo-nitzschia’, puede conducir a una intoxicación amnésica por mariscos, una enfermedad potencialmente mortal caracterizada por convulsiones y pérdida de memoria a corto plazo.

En un nuevo estudio que se publica en la edición de este viernes de la revista ‘Science’, el equipo de científicos de UC San Diego y JCVI identificó un grupo de genes asociados con la producción de la toxina del ácido domoico en el fitoplancton marino ‘Pseudo-nitzschia’.

Este tipo de microalgas es digno de mención porque en el verano de 2015 causó la mayor proliferación de algas nocivas jamás registradas en la costa oeste de Norteamérica, desde Alaska hasta Santa Bárbara, Estados Unidos, y dio como resultado el cierre de las temporadas de pesca y cangrejos para proteger a los consumidores del potencial envenenamiento de mariscos.

A pesar de décadas de investigación sobre ‘Pseudo-nitzschia’, no se conocía la base molecular para la toxicidad de este fitoplancton. Los científicos descubrieron que estos genes recién descubiertos contienen las instrucciones biológicas para fabricar la toxina y posteriormente se «activan» cuando ‘Pseudo-nitzschia’ produce ácido domoico.

Identificación de genes

«Al identificar los genes que codifican la producción de ácido domoico, ahora podemos hacer preguntas sobre diversas condiciones oceánicas que activan o desactivan los genes», afirma uno de los dos autores principales del estudio, Patrick Brunson, estudiante de doctorado de la Institución de Oceanografía y JCVI. «Este conocimiento nos permitirá rastrear el desarrollo de la toxicidad de la floración a nivel genético», añade.

Al mostrar cómo se activan los genes para la producción de ácido domoico en el cultivo, los autores sugieren una forma de conectar las condiciones oceánicas que conducen la evolución de floración de algas al desarrollo de la producción de toxinas.

«Entender cómo las proliferaciones de algas se vuelven tóxicas y qué condiciones causan eso es críticamente importante», afirma Hedy Edmonds, directora de un programa en la División de Ciencias Oceánicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió parcialmente la investigación. «Este estudio ofrece una posible herramienta para monitorizar las floraciones de algas y predecir la producción de toxinas antes de que ocurra», añade.

Las floraciones de algas nocivas son difíciles de predecir, y los organismos que causan la floración típicamente poseen genomas grandes y muy complejos. Los autores del estudio dicen que la mayor implicación será la capacidad de observar una floración en el nivel genético. El conocimiento de los genes involucrados en la producción de ácido domoico permitirá la monitorización genética de las floraciones de algas y ayudará a identificar las condiciones que desencadenan la producción de toxinas.

«Debido a que los genomas de las algas son tan complejos, las vías biosintéticas para las toxinas microalgales marinas han permanecido esquivas durante bastante tiempo», afirma el autor principal Bradley Moore, químico y genetista de Scripps y la Escuela de Farmacia y Farmacéutica Skaggs de la Universidad de San Diego.

«Ahora que tenemos un genoma de ‘Pseudo-nitzschia’ y una vía genética para la producción de ácido domoico, estamos empezando a entender por qué estas microalgas producen una toxina y cómo se activa esa capacidad. Este nuevo conocimiento puede, en última instancia, formarnos mejor sobre cómo predecir y prepararse para futuros eventos tóxicos».