Cuando se le pregunta a Juan Correa, doctor en Biología con mención en Biología Marina de la Universidad de Dalhousie, Canadá, por qué escogió estudiar las macroalgas marinas, responde con certeza: “porque son organismos que representan la base de las cadenas tróficas en ambientes acuáticos y cuya diversidad estructural y fisiológica las hacen extraordinariamente atractivas para estudiar una gran variedad de problemas biológicos, a niveles de organización, que van desde celulares y bioquímicos hasta poblacionales y comunitarios”.

Su interés en macroalgas marinas se inició hace veinte años, siendo pionero en mirar con ojos experimentales las enfermedades infecciosas en algas, tema que desarrolló como parte de su tesis doctoral. Existen, sin embargo, un número de patologías descritas en algas que se asocian a factores abióticos, incluyendo disfunciones inducidas por metales pesados. Así, el dr. Correa, actualmente subdirector del CASEB, centro albergado al interior del Departamento de Ecología de la Pontificia Universidad Católica de Chile, analiza la tolerancia de las macroalgas frente a contaminación por metales, especialmente cobre.

En la década de los ochenta, los estudios relacionados con patógenos en macroalgas marcaron el inicio de una era de investigación experimental, período en donde el doctor participó, junto a investigadores canadienses, evaluando el nivel al que los efectos de estos patógenos se manifestaban en sus hospederos. Por primera vez se cuantifican los niveles de infección, se cuantifica y caracteriza el daño celular y tisular, y se postulan los posibles mecanismos involucrados en el reconocimiento y especificidad en estos sistemas patógeno-hospedero.

Sobre la base de este conocimiento, y a su regreso al país el año noventa, Correa inició su investigación al interior del Departamento de Ecología. Relata Correa: “la pregunta que nos formulamos fue cómo relaciones hospedero-patógeno se comportan en nuestros sistemas naturales, ya que la mayor parte de la información disponible provenía de experimentación en laboratorio. Así, esperábamos comprobar si los efectos negativos de las infecciones a nivel del individuo se expresaban a nivel de las poblaciones naturales de los hospederos. En este contexto, nuestro esfuerzo se concentró en cuantificar las tasas de infección en distintas poblaciones de algas y evaluar si dichas infecciones tenían alguna repecursión sobre los hospederos en términos de afectar sus capacidades reproductivas y de sobrevivencia.

Clarifica el investigador: “en el proceso de entender el nivel de especificidad de las infecciones y los mecanismos involucrados en su determinación, surgió evidencia experimental de laboratorio donde se constató, en colaboración con un grupo de científicos franceses liderados por el doctor Bernard Kloareg (Station Biologique, CNRS-Université Paris 6, Roscoff), que las relaciones patógeno-hospederos pueden ser extremadamente específicas, al punto que los componentes polisacáridos de las paredes celulares de las algas hospederas definen la tolerancia o susceptibilidad a un patógeno determinado.

Luego de una serie de estudios que apuntaron a reconocer la dinámica de las relaciones entre patógenos y hospederos en poblaciones naturales del alga roja Mazzaella laminarioides, el equipo de investigadores liderados por Correa descubrió que al transplantar hospederos de una latitud a otra, éstos nunca alcanzaban los niveles de infección presentes en los individuos de la misma especie en la localidad receptora. Este hallazgo gatilló el cuestionamiento a la generalización de que las macroalgas poseían una capacidad de dispersión tal que las poblaciones de algas separadas por grandes distancias geográficas correspondían, en realidad, a un solo gran pool genético, relativamente homogéneo entre las distintas poblaciones. Posteriores estudios, en conjunto con los doctores Enrique Martínez y Sylvain Faugeron, demostraron una alta estructuración genética de las poblaciones del hospedero (i.e. individuos alejados por apenas decenas de metros ya muestran ser genéticamente diferentes), lo que ayuda a explicar el patrón de infección caracterizado por grupos discretos de individuos muy infectados, dispersos en grandes áreas donde las infecciones son casi imperceptibles.

Algas metalizadas

El alga roja Mazzaella laminarioides cubriendo los roqueríos en la zona intermareal de Pelancura, Chile central. Portada del trabajo ganador del premio Luigi Provasoli, de la Phycological Society of America al mejor trabajo publicado durante 1999, en el cual el Dr. Correa participó junto al Dr. B. Santelices, y los estudiantes D. Aedo, V. Flores, M. Hormazabal y P.Sánchez.

Aprender sobre las adaptaciones y respuestas de las macroalgas a sus patógenos (agentes bióticos), sirvieron de base para abrir una nueva línea de investigación enfocada en dilucidar el efecto disruptor, sobre la diversidad de los ensambles de algas, ejercido por el enriquecimiento en metales que afecta las aguas costeras en puntos usados para la descarga de desechos de la minería del cobre. En este estudio, financiado inicialmente por la International Copper Association (ICA) y ahora por Fondap, participan el doctor Juan Correa, como investigador responsable; co-investigador el doctor Enrique Martínez, a cargo del área de genética poblacional; además, cuenta con el apoyo de alumnos, ayudantes de investigación, técnicos y post doctorados.

En esta nueva línea se estudia cuál es el comportamiento de las macroalgas frente al cobre, el principal metal aportado por los relaves mineros, los cambios secundarios que sufre la estructura de las comunidades bentónicas en los sitios impactados, y eventualmente, las posibilidades de recuperación natural de dichos sistemas.

El doctor Correa argumenta: “el cobre es un elemento imprescindible para la vida, las plantas y animales no pueden existir sin este metal, pero sobre cierto nivel éste se transforma en un agente tóxico, afectándolos en distintos aspectos de su fisiología. Lo que en CASEB intentamos comprender es cómo los desechos ricos en cobre, que han ocurrido en algunos lugares de la costa nortina, han desequilibrado estos sistemas, y cómo algunas especies dan cuenta de dicho impacto”.

Para explicarlo, se están aplicando aproximaciones que van desde aquellas a niveles bioquímicos hasta otras a escala comunitaria. Para este investigador es claro que la brusca caída de la diversidad biológica fue causada por los relaves iniciales, en la década de los ‘40. Lo que aún permanece sin respuesta, sin embargo, es qué mantiene el sistema en su actual nivel de baja diversidad biológica. El mismo ejemplifica: “estos sistemas presentan una baja en el número global de especies de algas y de invertebrados con un incremento paralelo muy significativo en la abundancia de unas pocas especies”.

“Esta es la visión macro, continúa el doctor Correa, pero para entenderla necesitamos conocer los mecanismos que utilizan los distintos organismos para sobrellevar este enriquecimiento por cobre que a todas luces, según la literatura internacional, excede los niveles que estos organismos pueden tolerar”.

Según estos estudios, los niveles normales de cobre en aguas costeras debiera estar por debajo de un microgramo por litro. El sistema costero analizado por los investigadores del CASEB registra concentraciones por sobre los 30 microgramos por litro, llegando en algunos zonas a 120 microgramos de cobre por litro en puntos vecinos a las descargas. Aclara el investigador: “uno de los elementos centrales para comprender el efecto de dichos niveles de metal es, por una parte, evaluar cuánto de dicho metal está realmente biodisponible, es decir, cuál es la fracción que puede ser incorporada por el organismo y, eventualmente, causar un efecto nocivo. La biodisponibilidad, en cambio, está fuertemente determinada por las características físico-químicas de la columna de agua donde se encuentra disuelto el metal, y muy especialmente la existencia de materia orgánica. Por ello, en especial en sistemas marinos costeros, es esperable un alto grado de heterogeneidad espacial en biodisponibilidad debido a la influencia de factores locales sobre la disponibilidad real del metal a los organismos”. Otro factor fundamental para entender las relaciones entre la biota y metales en general es la historia evolutiva de los organismos involucrados, sentencia.

Aportes

En relación al daño que producen los relaves mineros sobre las macroalgas, una de las preguntas que requiere ser respondida es si estos organismos se pueden recuperar o no teniendo en cuenta los niveles actuales de enriquecimiento por cobre en los sitios impactados. Juan Correa responde: “si uno basa sus predicciones en las respuestas de especies hipersensibles tradicionalmente usadas en bioensayos de laboratorio, la conclusión es que nuestros ensambles nativos de macroalgas difícilmente se recuperarán en el mediano plazo. Sin embargo, nosotros hemos demostrado que las especies de macroalgas chilenas tienen una capacidad de tolerancia por sobre la que se ha reportado para las mismas especies en otras latitudes y esto se podría explicar por la composición de nuestra corteza terrestre, rica en minerales, que mantiene las aguas costeras con niveles de cobre naturalmente altos. Si se piensa en términos evolutivos, es posible plantear que dichos niveles naturalmente altos habrían operado como presión de selección para generar organismos mucho más tolerantes que sus parientes en otras latitudes.

Pero esto es una parte del hallazgo. Afirma Correa: “experiencias que hemos realizado usando transplantes nos indican que macroalgas adultas provenientes de lugares no impactados son capaces de tolerar los altos niveles de metales existentes en los sitios de descarga, lo que concuerda con nuestras predicciones de alta tolerancia basada en resultados de laboratorio. A pesar de esto, dichas especies permanecen ausentes de los sitios impactados. Por ello, lo importante ahora es entender no sólo los mecanismos de tolerancia a metales en aquellas especies presentes en los sitios impactados, sino también cómo las estrategias reproductivas y de dispersión de esporas en las especies aún ausentes limitan sus posibilidades de recolonización de las áreas impactadas.

Los avances de esta investigación tienen entusiasmado a Correa y a su grupo de investigación porque paulatinamente han ido descifrando los mecanismos fisiológicos de tolerancia a metales en macroalgas y entendiendo cómo éstos se conjugan con las estrategias de reproducción y dispersión de las especies involucradas. A su vez esta información permite comenzar a entender los factores que determinan la mantención de los patrones de diversidad biológica de los lugares que aún se encuentran bajo los efectos de relaves mineros y sus posibilidades futuras de recuperación natural.