La truculenta historia de las algas

Lejos de la relativa paz y homogeneidad que parece existir en el mundo de las algas, Lourdes Martín nos introduce en la diversidad y los procesos evolutivos de estos complejos organismos, los cuales, aunque muchas veces resultan imperceptibles para los seres humanos, son esenciales para preservar el equilibrio y la estabilidad de los ambientes acuáticos.

Lourdes Martín Aguilar

¿Algas? A veces no pasamos del sushi (mi caso era tal hasta hace poco), tenemos esta visión de unos organismos medio apestosos, compactados y altamente resbaladizos: una cosa muy rara y poco atractiva según esa descripción… Hasta que uno tiene la oportunidad de ver cómo bailan sus láminas brillantes verde, casi fosforescentes, al ritmo de la marea, es cuando empieza uno a emocionarse con ellas; si quieres que a alguien le interesen las algas, debes mostrarlas en su habitáculo natural: el fluido acuoso. Sin embargo, tal vez el lector no pueda viajar en este momento a la playa más cercana, así que les narraré una historia ficológica a través de una de mis mayores pasiones: la de los orígenes, clasificaciones filogenéticas y árboles de la vida, todo, a través de estos magníficos organismos.

Imagen 1 Euforbiácea Euphorbia mili o espina de Cristo

En general cuando pensamos en el grupo de las algas, no solemos cuestionarnos la idea implícita que tenemos sobre su origen común: todas fotosintéticas, propias de hábitats acuáticos o de gran humedad, la misma consistencia gelatinosa. Cualquiera pensaría que los biólogos habrían elegido poner a las algas en la misma clasificación bajo un criterio de cercanía filogenética (algo así como un árbol genealógico) ya comprobado. Sin embargo, en las últimas décadas se han revelado una serie de clasificaciones que agrupan organismos no tan emparentados entre sí. Al igual que la relatividad de Einstein hizo bambolear el paradigma newtoniano, ahora que en biología se ha hecho posible la secuenciación del ADN, los estudios morfológicos se han visto limitados para determinar por sí mismos los linajes y parentescos entre los organismos; por ejemplo, casi todos hemos tenido un cactus en nuestras casas, tal vez algunos hemos sido más afortunados al encontrar especies más exóticas de plantas como la ‘espina de Cristo’ (con flores rojas y espinada) [Imagen 1]. Me sorprendí al enterarme de que en realidad plantas como ésta última, denominadas euforbiáceas, y los cactus, no están tan cercanamente emparentadas. Aún así ¡tienen espinas y muchas son carnosas! Este tipo de evolución sucede todo el tiempo: es como si un día nos encontráramos con una persona de Tokio que tiene gustos muy parecidos a los nuestros a pesar de que nuestros orígenes son muy distintos. En última instancia, la similitud de nuestras características se habría determinado en buena medida por el crecimiento en ambientes parecidos.

¿Y qué tiene todo esto que ver con esas «plantas» acuáticas que son las algas? Pues bien, ya tenemos un buen punto para comenzar: las algas sí son dependientes de un ambiente acuático (que puede ser el mar, lagunas, ríos, charcos e incluso zonas húmedas de bromelias y hasta osos perezosos), pero no es biológicamente correcto llamarlas «plantas acuáticas». Es bastante comprensible que sean clasificadas dentro de la intuición como un grupo dentro del phylum Plantae (así lo hizo Linneo y múltiples naturalistas, hasta que Haeckel comenzó con la ubicación de ciertas microalgas dentro del reino Protoctista), pues hay muchas algas igual de verdes que una lechuga o que el pasto, a éstas las llamamos Chlorophytas o algas verdes [Imagen 2]. Sin embargo, la diversidad de este grupo es mucho más parecida a un arcoíris que a un lienzo esmeralda, existen algas: verdes, pardas, doradas, rojas, amarillas, y por si fuera poco, hay tanto unicelulares (como las diatomeas) [Imagen 3], como multicelulares. Por ejemplo, Macrocystis sp. [Imagen 4] es un género de algas pardas que a veces llega a medir nada más que 60 metros de altura (y de paso algunos ejemplares capturan buzos desprevenidos que se quedan enredados en su cuerpo).

¿Pero de dónde surgieron estos organismos tan peculiares que pueden reposar pacíficamente en la marea vertiginosa, o bien, existir como si de microcristales se tratase?¿En un charco de agua efímero? Según una de las teorías (la monofilética), todos los grupos de algas comparten un ancestro común; de acuerdo a esto, las cianofitas o cianobacterias

(grupo de procariontes fotosintéticos) [Imagen 5] son el ancestro común de todos los cloroplastos presentes y diversificados en cada grupo del espectro algal. Se sugiere un ancestro hipotético, denominado primoplantae («primera planta»), como la primera alga eucarionte que derivaría en todos los demás grupos de algas eucariontes (hago la diferenciación eucarionte porque a veces a las cianobacterias se les considera algas procariontes). Este primoplantae habría sido el resultado de la endosimbiosis (¡Una adaptación en la que la bacteria se convirtió en un organelo de otro organismo!) entre una cianofita y un eucarionte que la hubiese fagocitado sin poder digerirla. He aquí el primer organismo con cloroplasto, que dará origen a los tres linajes más antiguos del grupo: Glaucophyta (unicelulares y de agua dulce), Rhodophyta (algas rojas) [Imagen 6] y Chlorophyta (algas verdes). Una de las bases más importantes para dicha aseveración es el hecho de que los cloroplastos tienen su propio ADN (y es muy similar al procarionte), por otro lado, todas las algas cuentan con clorofila «a» en sus cloroplastos, dicho tipo de clorofila es también característica del grupo de las cianobacterias.

Imagen 4. Las algas pardas Macrocystis spp. (División Heterokontophyta, Clase Phaephyceae), poseen unas estructuras piriformes que contienen aire, esto les ayuda a flotar y a que puedan seguir vivas a pesar de que la marea las arranque del sustrato. Su aspecto gelatinoso se debe al ácido algínico; esta sustancia (con la que se fabrican cremas anti-edad) las hidrata constantemente en caso de que el mar las expulse y sean expuestas a la radiación solar.

Un hecho significativo es que el cloroplasto de las Glaucophytas posee una pared celular altamente afín a la bacteriana o procarionte; esto sería la demostración de que el cloroplasto alguna vez fue una bacteria. Existen otros grupos algales de aparición más tardía, como Heterokontophyta (incluyente de las diatomeas [Imagen 3], algas doradas, pardas y verde-amarillas), Euglenophyta y Dinophyta (éstos dos últimos son zooflagelados fotosintéticos, de aspecto bastante simpático) [Imagen 7]. El origen evolutivo de estos grupos se explicaría por efecto de una endosimbiosis secundaria sucedida en alguno de los tres linajes básicos, es decir, un eucarionte que fagocitara a un alga unicelular que fuese rodofita, clorofita o glaucofita. De ahí que el número de membranas en los cloroplastos de un género sean caracteres esenciales para la determinación filogenética (o la ubicación de ese grupo en el gran árbol de la vida algal).

Ahora volvamos por un momento a la historia del cactus y la euforbiácea: ¿Por qué no imaginar e intentar demostrar una teoría en la que hayan existido varios orígenes de los grupos algales, que hayan dado lugar a organismos parecidos (todos considerados algas), pero con un ancestro común lejano entre sí? Este problema, denominado de la polifilia, es un dolor de cabeza para muchos sistématas (gente encargada de determinar el parentesco y el lugar de los organismos en el árbol de la vida), pero honestamente me parece una demostración elegante y magnífica de que las leyes de la evolución son generales sobre todos los seres vivos, de modo que cuando se ‘evalúan’ sobre sistemas parecidos, generan consecuencias análogas.

La teoría polifilética empieza igual que la monofilética, con una endosimbiosis, pero en este caso, no es sólo un suceso el que se vuelve trascendente para la historia algal, sino tres eventos endosimbióticos que tuvieron ejecución en lugar y, probablemente, tiempo distintos. Cada endosimbiosis paralela habría generado uno de los principales linajes. En el caso de las rodofitas, su ancestro común se habría generado a partir de la fagocitación de una cianofita por parte de un eucarionte heterótrofo (es decir, que obtiene su alimento de otros organismos, no fotosintéticamente). El segundo linaje, se habría dado por un eucarionte que fagocitó a una Prochlorophyta (nótese que este grupo procarionte no es significativo para el surgimiento del cloroplasto en la teoría monofilética), derivándose esto en el origen de las clorofitas. El tercer linaje es el meollo y el punto más débil de la teoría polifilética, pues no se ha encontrado un buen candidato para fungir como el ancestro común de lo que sería la División Heterokontophyta. ¿Qué otras pruebas contundentes tenemos para aseverar una teoría polifilética? La diversidad de las sustancias químicas que se presentan en las paredes celulares de los cloroplastos algales (peptidoglucano, celulosa, carbonato de calcio, sílice, quitina, etc.), las distintas combinaciones de tipos de clorofila (a-b, a-d, a-c), la divergencia en sus sustancias de reserva (almidón, crisolamina, leucosina, etc.), y la variación en los pigmentos accesorios que cada grupo presenta. De esta manera el cloroplasto se vuelve nuestro principal material «arqueológico» para indagar en la historia del grupo, y como se mencionó, las algas son más bien un arcoiris de caracteres y adaptaciones; tal vez esto incline a varios científicos hacia la teoría polifilética, y sin embargo, tal complejidad también puede existir en los eventos de especiación de un mismo linaje, por lo que no debemos descartar para nada la teoría monofilética.

Imagen 6. Porphyra spp. es el género de algas rojas (División Rhodophyta) usado en la preparación de sushi, popularmente conocida como nori.

En fin, ¿Por cuál se inclina el lector? ¿Monofilética? ¿Polifilética? ¿Ambas? A veces llega a mi mente la visión de la teoría monofilética como una construcción perfecta: lo que era el círculo para Kepler antes de que descubriera la elipse caótica. Pero a pesar de ese argumento idealista, cuando observo con cuidado la idea polifilética, me doy cuenta de que resulta aún más atractiva debido a su hermosa complejidad, que más allá de ser una posible explicación para el origen de las algas, representa una afirmación categórica sobre la naturaleza de la vida (y el argumento adaptacionista [sin ser demasiado extremo], que antaño Cuvier considerada). De lo que podemos estar seguros, es que ambas fuerzas (tanto la herencia entre los individuos, como las adaptaciones parecidas a partir de un ambiente parecido), son tan reales, la una como la otra, y así se construyen interactuando en un sistema complejísimo. Aunque no sea demasiado evidente, el tipo de discusiones monofilia versus polifilia tiene su origen en el clásico debate biológico, unidad de tipo versus adaptacionismo (típicamente identificado con Geoffroy y Cuvier respectivamente), donde la unidad de tipo, sería un antepasado de las teorías monofiléticas (con la gran diferencia de que se solía justificar la esencia paralela de las especies con la existencia de un único Creador «autor»), y el adaptacionismo, tiene en sus venas algo de la polifilia (pues ya se decía que rasgos similares se debían a que los seres vivos vivían en lugares similares, y no se consideraba la idea de un ancestro común).

Imagen 7. Euglenas (División Euglenophyta) al microscopio. Se trata de algas unicelulares flageladas. Su clasificación es polémica, pues también presenta características de protozoario, como el flagelo y la posibilidad de ser heterótrofa en una parte de su vida.

Imagen 8. Varias colonias de Volvox sp. vistas al microscopio. Este género ha sido usado en la hipótesis del origen de los animales debido a la increíble diferenciación que existe entre los diversos integrantes de sus colonia

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Lourdes Martín Aguilar (Ciudad de México, 1994), cursa actualmente la licenciatura de Biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Conducida por su mayor pasión, la divulgación, es anfitriona en el Museo de las Ciencias Universum desde 2012. También tiene otras aficiones, como la literatura, la historia, la museología, y sobre todo, la ciencia ficción.