El ácido domoico es producido por más de 20 especies diferentes de algas unicelulares
Durante los últimos meses el sur de California ha lidiado con una proliferación de algas dañinas que producen ácido domoico (DA por sus singlas en inglés), causando la muerte o intoxicación de miles de animales marinos. Pero esta región no es la única. Los brotes problemáticos de DA, un aminoácido natural que también es una potente neurotoxina, son cada vez más comunes a lo largo de las costas oeste y este de Estados Unidos.
El DA puede entrar en la red trófica al ser consumido por organismos filtradores como los mejillones y luego acumularse en depredadores marinos. Cuando el DA intoxica a especies clave, que desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la biodiversidad local, puede tener consecuencias en cascada para todos los animales que las rodean.
Si bien los impactos de el DA en los vertebrados marinos están bien documentados, sus efectos en los invertebrados marinos (aquellos sin columna vertebral) han recibido menos atención. Un nuevo estudio, dirigido por investigadores del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas, completa esta laguna al examinar si el DA se acumula en estrellas de mar silvestres y si tiene algún impacto conductual o fisiológico.
El equipo encontró concentraciones potencialmente preocupantes de DA, especialmente en estrellas de mar más pequeñas, incluso en ausencia de las floraciones de algas que se cree que impulsan los brotes de DA. Al exponer experimentalmente a los animales al ácido kainico, un compuesto estructuralmente similar, los investigadores también observaron una respuesta física inmediata. Aunque esos cambios de comportamiento parecen ser reversibles, los hallazgos plantean inquietudes sobre las posibles consecuencias de la exposición repetida, a largo plazo o de nivel superior a las estrellas de mar.
Imagen: Estrellas de mar enroscándose en bolas compactas en respuesta a inyecciones experimentales de ácido kaínico. Crédito: Dennie Truong, Laboratorio Bigelow
"Algunas especies de estrellas de mar son las especies clave de la zona intermareal, y sabemos que si el ácido domoico las perjudica, podrían verse afectados otros animales en el futuro", afirmó el autor principal del estudio, Dennie Truong, recién graduado del Colby College y ex becario del Laboratorio Bigelow. "Existe muy poca información sobre el ácido domoico en las estrellas de mar, por lo que este fue un primer paso crucial para comprender la dinámica de la intoxicación por DA".
El DA es producido por más de 20 especies diferentes de algas unicelulares del género Pseudo-nitzschia y puede tener efectos significativos en la salud, incluso en humanos que consumen productos del mar contaminados. A pesar del riesgo y la importancia ecológica de las estrellas de mar, se ha investigado poco para determinar qué concentración de DA es tóxica para ellas.
"Las estrellas de mar no son fuente de alimento para el ser humano ni tienen valor comercial, pero son fascinantes desde el punto de vista biológico y vitales desde el punto de vista ecológico", afirmó el científico investigador Reyn Yoshioka, coautor del artículo. "Comprender cómo el DA puede estar presente en diversas especies y afectarlas es fundamental para comprender de forma integral el impacto de las biotoxinas marinas".
En 2022, mientras Truong participaba en el Semestre de Cambio Climático del Laboratorio Bigelow, trabajó en el laboratorio de la científica investigadora principal Maya Groner, con Yoshioka y la ex investigadora asociada Carmen Cartisano, para medir las concentraciones de DA en estrellas de mar de Strawberry Hill en Oregón y el Parque Estatal Lamoine en Maine.
Imagen: Algas del género Pseudo-nitzschia, algunas de cuyas especies son responsables de la producción de ácido domoico. Crédito: Peter Countway, Laboratorio Bigelow.
Los investigadores detectaron niveles de DA en las estrellas de mar similares a los niveles de toxicidad conocidos para otros animales marinos, a pesar de no haber evidencia de floraciones recientes de Pseudo-nitzschia. También descubrieron que el compuesto se concentraba con mayor intensidad en los ciegos pilóricos, un órgano crucial para la digestión y el almacenamiento de energía de las estrellas de mar.
Luego los investigadores realizaron experimentos para comprender mejor los efectos potenciales de esta exposición.
Durante siete días, mantuvieron estrellas de mar en tanques en la sala de agua de mar del Laboratorio Bigelow, que bombea continuamente agua de mar aireada directamente del océano. Se les inyectó ácido kainico en diferentes concentraciones para simular lo que podrían experimentar en la naturaleza.
En los animales del grupo de "dosis alta", los efectos fueron casi inmediatos. "Se acurrucaron como una bola", dijo Truong. La gran mayoría perdió la capacidad de enderezarse al ser colocados boca arriba, y muchos tenían los brazos desinflados.
Imagen: Dennie Truong, recién graduado de Colby College, participante del programa Semestre de Cambio Climático del Laboratorio Bigelow y autora principal del estudio. Crédito: Maya Groner, Laboratorio Bigelow
Estos cambios de comportamiento finalmente desaparecieron: en pocos días para el tiempo de enderezamiento y en una semana para la circunferencia del brazo. Sin embargo, la naturaleza e inmediatez de las reacciones, según los autores, son preocupantes. Esto sugiere que el ácido kainico podría estar alterando el tejido colágeno mutable, vital para el movimiento y la integridad estructural de las estrellas de mar.
Estos hallazgos, dijo Truong, proporcionan la primera evidencia de cómo —y cuánto— el DA afecta a las estrellas de mar, lo que es el primer paso para comprender sus consecuencias ecológicas. En el futuro, el equipo quiere confirmar que el DA tiene el mismo efecto experimental que el ácido kainico y profundizar en la relación que observaron entre el tamaño corporal y la acumulación de DA, y lo que eso podría significar para la capacidad de diferentes estrellas de mar para manejar toxinas.
"Hemos visto disminuciones sustanciales en las estrellas de mar en la última década atribuidas a cambios en la abundancia de mejillones y al síndrome de desgaste de las estrellas de mar, pero este trabajo sugiere que las floraciones de algas nocivas también pueden ser un problema para ellas", dijo Groner, autor principal del artículo.
"A medida que estas floraciones de algas nocivas que producen ácido domoico se vuelven cada vez más comunes, es importante que comprendamos sus impactos en las especies clave, las redes tróficas marinas y la biodiversidad".
El estudio se ha publicado en Diseases of Aquatic Organisms: Marine and synthetic glutamatergic neurotoxins accumulate in and immobilize intertidal sea stars
