La influencia del CO2, la temperatura y el calcio en los foraminíferos
A lo largo de los últimos 500 millones de años, diferentes organismos unicelulares de los océanos han descubierto, en diferentes momentos y también en condiciones muy diferentes, cómo construir una "concha" alrededor de su única célula. "Seis estrategias diferentes en tantas condiciones diferentes ambientales", afirma el investigador Lennart de Nooijer del Instituto Real de los Países Bajos para la Investigación del Mar.
"Si comprendemos mejor estos mecanismos, también podremos predecir cómo cambiará el equilibrio de calcio en los océanos bajo la influencia del cambio climático. Aunque sean diminutas, las cantidades aparentemente infinitas de estos organismos unicelulares en los océanos tienen un impacto en el ciclo del carbonociclo del carbono de todo el planeta que realmente se puede medir".
Los organismos unicelulares que estudia De Nooijer se llaman foraminíferos. Son algas que reciben su nombre de los pequeños agujeros ("foramina" en latín) que muchas especies tienen en sus diminutas conchas. "Estas conchas calcáreas parecen ser un caso típico de la llamada evolución convergente", descubrió De Nooijer.
"El ejemplo más conocido de evolución convergente son las alas que tanto las aves como los insectos han desarrollado durante la evolución. Ambos grupos carecen de un ancestro común con alas, pero en la evolución a ambos "se les ocurrió el buen concepto" de volar con alas, de forma completamente independiente el uno del otro. De manera similar, seis grupos diferentes de foraminíferos comenzaron a formar capas de calcio alrededor de sus células".
Imagen derecha: Dibujo del siglo XIX que muestra foraminíferos recolectados durante una expedición oceanográfica. Las especies aquí representadas viven en el fondo del océano y agregan cámaras de carbonato de calcio a su concha durante su vida. De: 'Voyage of H.M.S. Retador 1873-1876. Zoología vol. 9 Foraminíferos, 1884, Wyville Thomson.' Crédito: 'Viaje del H.M.S. Challenger 1873-1876. Zoology Vol. 9 Foraminifera, 1884, Wyville Thomson.'
De la porcelana a las conchas de miliolida
Si miras de cerca, puedes ver diferencias esenciales entre los seis grupos de foraminíferos en las conchas de miliolida. De Nooijer dice: "Los miliólidos forman conchas brillantes que casi parecen porcelana. Los nodosáridos, por otro lado, forman estructuras relativamente toscas que parecen bloques porosos de cal bajo el microscopio. Los carterínidos unen interminables óvalos, que también lucen hermosos bajo el microscopio".
Dentro de un grupo, la variación también puede ser enorme. "Los rotalidos, por ejemplo, varían desde conchas de caracol en miniatura hasta una especie de abanico, pero todo alrededor de una sola célula".
Por qué los foraminíferos producen esas conchas calcáreas es un tema de debate. "Existe la hipótesis de que tiene que ver con la descarga de calcio, que es muy abundante en el agua de mar, pero que ningún ser vivo quiere tener en exceso en sus células. Quizás estas algas descarguen su exceso de calcio en forma de tiza", afirma de Nooijer.
"Pero mientras tanto, creo que las algas también se benefician de esa capa de calcio. En la lejana historia evolutiva, por ejemplo, hubo un foraminífero que podía crecer hasta diez centímetros con una sola célula. Si creces, puedes tener una ventaja evolutiva sobre otras algas, pero eso sólo funciona si tienes un resistente esqueleto externo que te sostenga", dice De Nooijer.
Imagen derecha: Dibujo del siglo XIX que muestra foraminíferos recolectados durante una expedición oceanográfica. Las especies aquí representadas viven en el fondo del océano y agregan cámaras de carbonato de calcio a su concha durante su vida. De: 'Voyage of H.M.S. Retador 1873-1876. Zoología vol. 9 Foraminíferos, 1884, Wyville Thomson.' Crédito: 'Viaje del H.M.S. Challenger 1873-1876. Zoology Vol. 9 Foraminifera, 1884, Wyville Thomson.'
Además de responder al interesante "por qué", De Nooijer ve una aplicación muy práctica de este conocimiento sobre las conchas calcáreas de sus algas.
"Al revisar toda la literatura sobre estos organismos, encontré seis momentos en la historia en los que los foraminíferos comenzaron a formar conchas. Las cantidades de calcio, CO2, magnesio y otras sustancias químicas en el agua, así como la temperatura, variaron considerablemente entre esos seis períodos de la historia. Por lo tanto, al observar los diferentes foraminíferos en una capa particular de sedimento, podemos aprender mucho sobre las condiciones ambientales en un momento particular".
"Pero, a la inversa, también podemos intentar predecir cómo cambiarán los foraminíferos en condiciones cambiantes, por ejemplo debido al aumento de las temperaturas y del CO2 en el agua del océano".
Imagen derecha: Un árbol evolutivo de foraminíferos simplificado con énfasis en los órdenes calcificantes.
A De Nooijer no le preocupa en absoluto, por ejemplo, la próxima extinción de ciertos foraminíferos debido al cambio climático. "Pero cambiar la composición de todas estas algas tiene un enorme impacto en el equilibrio calciforoso y de CO2 de los océanos. Por ejemplo, mientras forman conchas, las propias algas emiten CO2. Por lo tanto, nunca entenderemos completamente la contabilidad completa del carbono de los océanoscarbono de los océanos si no entendemos cómo estos foraminíferos manejan el calcio y el CO2".
En el pasado se ha intentado comprender con ayuda de experimentos de laboratorio la influencia del CO2, la temperatura y el calcio en los foraminíferos y, por tanto, en todo el océano. "Estos experimentos siempre produjeron resultados muy contradictorios", observó De Nooijer. "Ahora entiendo mejor por qué: hay estrategias muy diferentes dentro de este grupo de algas y cada una requiere sus propias condiciones".
La solución no apareció ante De Nooijer hasta que se vio obligado a trabajar desde casa durante la pandemia de COVID. "Sólo entonces tuve la tranquilidad y el tiempo para reunir toda la literatura sobre este grupo de algas y buscar conexiones".
Los hallazgos se publican en la revista Earth-Science Reviews: 500 million years of foraminiferal calcification
