Señales químicas incitan a las algas marinas cultivadas a protegerse a sí mismas
En comparación con las granjas terrestres, el cultivo bajo el agua conlleva desafíos únicos. Por un lado, los acuicultores no pueden rociar pesticidas para ayudar a sus cultivos a lidiar con las enfermedades.
"Los acuicultores se ven atrapados cuando una enfermedad les afecta", dice el biólogo Florian Weinberger, del Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación Oceánica en Kiel, Alemania. "Cualquier pesticida se lavaría inmediatamente". Sin ninguna forma de prevenir su propagación, los parásitos y las infecciones pueden tener un costo enorme.
Ahora, los investigadores están trabajando en una nueva forma de proteger las algas cultivadas: estimulando los sistemas inmunes de algas para que los organismos puedan defenderse.
Dado que las algas están ganando popularidad —como alimento, biocombustible o como aditivo en muchos productos, desde alimentos hasta cosméticos y productos farmacéuticos—, en Asia vastas granjas submarinas se extienden por decenas de kilómetros a lo largo de las costas, y cada vez más en Europa y América del Norte.
A nivel mundial, las granjas de algas producen 30 millones de toneladas anuales, con un valor de casi US $ 7 mil millones, siendo China el mayor productor. Para 2050, los expertos predicen que la producción podría alcanzar los 500 millones de toneladas, reemplazando potencialmente hasta el 20 por ciento de los combustibles fósiles.
Como la mayoría de los otros seres vivos, las algas emplean una respuesta inmune para mantenerse saludables. En las plantas terrestres, los biólogos han logrado a veces aprovechar este poder innato utilizando un enfoque que se parece a las formas en que las vacunas aumentan la inmunidad humana.
Al exponer una planta a residuos de enfermedades, como las proteínas producidas por patógenos, se activan sus autodefensas naturales, lo que le permite defenderse con mayor facilidad de un ataque real. Ya se están comercializando varios de los llamados "inductores de resistencia" para proteger cultivos como el ajo, el melón o el tabaco.
¿Pero puede funcionar el mismo enfoque para las algas marinas?
Para estudiar esto, Weinberger colaboró con científicos de la Universidad Ocean de China en Qingdao. Weinberger y su equipo expusieron kelpos cultivados comercialmente a una sustancia que las propias algas producen. Cuando las algas son atacadas por patógenos, liberan naturalmente sacáridos o azúcares no tóxicos. Las algas cercanas detectan estos químicos, lo que les impulsa a reforzar sus propias defensas, por ejemplo, produciendo proteínas y otros compuestos que son antimicrobianos y ayudan a las algas a combatir las bacterias y los hongos.
Los científicos descubrieron que solo una dosis semanal de un sacárido en particular reducía las pérdidas por la enfermedad. Las respuestas inmunes aumentadas de las algas marinas también las hicieron menos susceptibles a las microalgas parásitas.
"El enfoque es muy interesante, y aprecio el respeto al medio ambiente", dice Claire Gachon, patóloga molecular de plantas de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas, que no participó en el estudio. “La intensificación del cultivo de algas está aumentando rápidamente la carga económica para los agricultores. Me han dicho que las enfermedades se han vuelto tan graves en las granjas coreanas que la televisión nacional transmite su estado".
Hasta ahora, el tratamiento de inducción de resistencia funciona mejor en las plántulas de algas, que a menudo se mantienen en estanques de viveros abarrotados. Con menos destruidas por patógenos, las algas tratadas crecieron aproximadamente el doble de densas que las no tratadas.
Otra agradable sorpresa fue que las plántulas inducidas por la resistencia de Weinberger crecieron tan rápido como sus semejantes no tratadas. Fue inesperado porque los científicos creen que los organismos normalmente se abstienen de mantener sus defensas inmunológicas constantemente en aumento porque esto utiliza energía que podría usarse para otros fines, como el crecimiento. "Me sorprendió", dice Weinberger.
Las algas maduras también se defendían mejor de los microorganismos cuando se trataban, pero también atraían más percebes y otras plagas.
Weinberger sospecha que la aceleración de los sistemas inmunológicos de las algas marinas cambió las bacterias que crecían en sus superficies. La respuesta inmune más fuerte puede haber causado que las algas pierdan los microorganismos benéficos, como los que los protegen de los percebes, así como los dañinos.
"Aparentemente, superamos nuestro objetivo", dice Weinberger.
Weinberger espera afinar el enfoque mediante la búsqueda de sustancias que hagan que el sistema inmunitario contra las algas solo se centre en microbios dañinos. Pero los investigadores necesitarán primero entender mejor los microbiomas de las algas marinas.
Artículo científico: Can targeted defense elicitation improve seaweed aquaculture?
