Didymosphenia geminata (Lyngbye) M. Schmidt en el área andina de la provincia de Chubut: taxonomía, diversidad morfológica y genética y origen del alga invasora

La temática abordada en el presente trabajo está vinculada a los problemas que, a nivel mundial, causa Didymosphenia geminata (Lyngbye) Schmidt. Esta es una diatomea de agua dulce que puede formar proliferaciones masivas o floraciones. A diferencia de las floraciones algales planctónicas que están relacionadas con el aumento de las concentraciones de nitrógeno y fósforo, los crecimientos masivos de D. geminata, en general están asociados a ambientes pobres en nutrientes y en muchos casos prístinos o con disturbios ecológicos limitados. Cuando esta especie, conocida vulgarmente como “moco de roca” o “didymo”, produce floraciones, forma matas que presentan aspecto de algodón mojado de color amarillo amarronado. Se ha propuesto que D. geminata tendría originalmente una distribución holártica, restringida a aguas frías, templadas y prístinas. En los últimos 15 años, hubo un notorio incremento en la frecuencia de reportes de floraciones, lo cual ha llamado la atención no solo de científicos, sino también de autoridades gubernamentales en todo el mundo ya que han provocado grandes daños ecológicos (como por ejemplo alteración de la estructura de las cadenas alimentarias y las características hidráulicas de ríos y arroyos) y producido efectos económicos negativos (afectando el turismo, las pesquerías y la industria hidroeléctrica). La idea preponderante respecto a la especie es que D. geminata ha “invadido” el Hemisferio Sur vehiculizada por el hombre. Sin embargo, hay registros puntuales de D. geminata en el Hemisferio Sur desde hace 50 años. Si bien en Argentina no existen registros anteriores al año 2010, lo que sugiere que el alga podría haber sido introducida en tiempos recientes, existe documentación del alga desde la década del sesenta en Chile y en Nueva Zelanda. El principal objetivo de esta investigación fue identificar y analizar, a través de los análisis morfológicos y moleculares, las poblaciones de Didymosphenia de la provincia del Chubut para comprender el origen y la dinámica de la invasión. Si bien siempre se consideró que las floraciones de Didymosphenia en Argentina son producto de una o más introducciones, esta hipótesis nunca ha sido evaluada científicamente. En este trabajo se analiza dicha posibilidad así como la hipótesis alternativa: las floraciones de Didymosphenia geminata son producto de la expansión de cepas locales de la especie. Para llevar a cabo los ojetivos de este trabajo, se analizaron 300 muestras de 61 sitios, de los cuales cinco fueron seleccionados para describir la morfolgía, la morfometría y analizar tres marcadores genéticos de las poblaciones de la especie. Los análisis morfológicos y genéticos llevados a cabo indican que la especie presente en la Patagonia argentina es Didymosphenia geminata, aunque existe mucha variabilidad morfológica dentro y entre las poblaciones de la especie. La existencia de una variación morfologica asociada a la distribución geográfica podría explicar estas observaciones, lo cual sugiere la posibilidad de que las grandes floraciones reportadas recientemente puedan corresponder al desarrollo de poblaciones nativas en respuesta a algún tipo de cambio en las condiciones ambientales, en contraposición a la idea de colonización por cepas introducidas por la acción del hombre. El estudio genético de D. geminata se encuentra en una etapa inicial, existiendo muy pocas secuencias moleculares en todo el mundo. Análisis detallados realizados en esta Tesis demostraron que D. geminata es una fuente recalcitrante de ácidos nucleicos y que el alga presenta inhibidores enzimáticos, posiblemente metales pesados. Dicho descubrimiento explica la escasa cantidad de datos disponibles y las dificultades observadas por otros investigadores en la generación de datos moleculares para esta especie y posiblemente otras especies relacionadas. Asimismo, dichos resultados son útiles para el desarrollo de métodos moleculares cuantitativos para la detección del alga, ya que la persistencia de inhibidores puede resultar en importantes errores si no se toman los recaudos necesarios. Tal como se observó en trabajos recientes de otros grupos de investigación, los tres marcadores genéticos comunmente utilizados en otros grupos biológicos (genes 18S, rbcL y COX-1) presentaron una diversidad molecular relativamente baja entre los sitios estudiados, aunque la variabilidad observada para nuestra región fue similar a la observada globalmente. Esto indica que si las floraciones recientes se deben a una invasión, existe un mecanismo dispersivo que genera una gran presión de propágulos, de forma tal que en muy poco tiempo (~10-15 años) se ha podido establecer una diversidad similar a la observada en todo el planeta. Otra posibilidad es que D. geminata haya estado circulando durante mucho tiempo en la región, y ha podido alcanzar a lo largo de dicho lapso niveles de diversidad equivalentes a la diversidad global del alga, mediante diversificación local o dispersión natural a largo plazo. El hombre es considerado un agente de dispersión de D. geminata a nuevas cuencas a nivel mundial. La observación microscópica del agua salina utilizada para el lavado y desinfección de los equipos de pesca en el puesto de control ubicado en el Río Futaleufú en la Provincia del Chubut, ha permitido verificar la presencia de frústulos de D. geminata y, en consecuencia, sugiere que la actividad de la pesca deportiva actúa como un vector de dispersión al menos a nivel regional. Esta Tesis presenta las primeras secuencias del gen COX-1 de D. geminata, un marcador que es de uso muy extendido en estudios de códigos de barra de ADN. La ausencia de secuencias de dicho gen de especies cercanas a D. geminata impide arribar a conclusiones definitivas. No obstante comparaciones realizadas con numerosas secuencias de diatomeas disponibles en GenBank demostró que este marcador tiene un potencial significativo para el desarrollo de códigos de barra genéticos en D. geminata. Hasta el momento, desde la primera detección de las floraciones en Argentina en el Río Fualeufú, Didymosphenia geminata ocupa las cuencas de los ríos Futaleufú, Manso y Puelo, Corcovado y Pico, Chubut y Senguer, es decir, las ecoregiones Bosque Andino y Estepa Patagónica de la Provincia del Chubut. Además, se encuentra presente en las provincias de Neuquén, Río Negro, Santa Cruz y Tierra del Fuego. A partir de los resultados obtenidos surge una nueva hipótesis: las cepas de D. geminata consideradas como locales en Argentina son producto de una o más introducciones ocurridas varias décadas atrás, siendo favorecidas las recientes floraciones, por cambios ambientales globales y/o deriva génica que han favorecido la expansión de estas cepas de la especie. Este trabajo es un primer paso en el estudio de las características y origen de las poblaciones de Didymosphenia geminata en Argentina, quedando demostrado que el patrón de diversidad hallado en Patagonia, indica la existencia de diferentes cepas.
Facultad de Ciencias Naturales y Museo