Cianobacterias Toxígenas: Estudios Taxonómicos y Fisiológico-Moleculares de cepas filamentosas formadoras de floraciones presentes en cuerpos de agua someros

Abstract

Las cianobacterias son organismos procariotas, capaces de efectuar fotosíntesis con liberación de O2, que forman parte del fitoplancton de todos los tipos de cuerpos de agua continentales. Algunas especies producen "floraciones algales" que son proliferaciones masivas, relativamente repentinas y espacialmente restringidas, protagonizadas por una o pocas especies, que dominan el fitoplancton. Las floraciones de cianobacterias son nocivas porque intervienen especies capaces de sintetizar cianotoxinas y metabolitos volátiles. Consecuentemente, representan un serio problema ecológico, económico y sanitario. Para asegurar la calidad de los recursos hídricos destinados al consumo o la recreación, es necesario poder identificar las especies de cianobacterias presentes así como su capacidad de producir toxinas. Asimismo, es de vital importancia comprender los factores que promueven la dominancia en sistemas eutróficos.En este trabajo de tesis se analizó, en primer lugar, la distribución geográfica de las floraciones de cianobacterias y sus toxinas en los cuerpos de agua continentales de Argentina. Por otro lado, se dieron a conocer los taxa de cianobacterias planctónicas presentes en la laguna somera Los Patos, (Ensenada, Provincia de Buenos Aires) y se estudió la influencia de los factores ambientales sobre la dinámica del fitoplancton dominado por cianobacterias filamentosas. Se realizó además, el aislamiento de dos cepas nativas de Raphidiopsis mediterranea y una de Planktothrix agardhii, provenientes de muestras ambientales de dos lagunas someras de la Provincia de Buenos Aires (laguna Los Patos y de los Padres) y su caracterización ultraestructural, molecular y toxicológica, mediante análisis polifásicos. Asimismo, se estudió el efecto de dos intensidades lumínicas y de dos concentraciones de fosfato sobre las densidades y la morfología de poblaciones de R. mediterranea y P. agardhii creciendo en co-cultivo. Adicionalmente, se analizó la respuesta de cultivos monoalgales de R. mediterranea y P. agardhii aisladas de Los Patos, ante condiciones de deficiencia de fosfato. Por último, utilizando ensayos de laboratorio, se evaluó el efecto de la adición de nutrientes y de dos intensidades lumínicas sobre la estructura, cambios morfológicos y crecimiento de una comunidad fitoplanctónica, dominada por cianobacterias filamentosas no heterocísticas, tomada del lago Javier (Canelones, Uruguay).Los resultados de este trabajo indican que las floraciones nocivas de cianobacterias se localizan a lo largo y ancho de nuestro país, desarrollándose en cuerpos de agua lóticos y lénticos, siendo Microcystis, y en menor medida Dolichospermum, Raphidiopsis, Cylindrospermopsis y Planktothrix, los géneros más frecuentes. Las concentraciones de microcistinas en cuerpos de agua utilizados como fuente de agua de consumo y recreación, en muchas ocasiones, superan los límites sugeridos por la Organización Mundial de la Salud. Los resultados de los experimentos con comunidades naturales provenientes del lago Javier, indicaron que la interacción entre los nutrientes y la intensidad lumínica promueve cambios en la dominancia de las cianobacterias filamentosas. Las especies Cylindrospermopsis raciborskii and Aphanizomenon aff. gracile del Orden Nostocales presentaron una plasticidad fenotípica mayor que los taxa filamentosos no heterocísticos del Orden Oscilatoriales y Synechoccocales. Estos resultados ayudan a entender las condiciones ambientales que pueden determinar la dominancia de las Nostocales.El fitoplancton de la laguna Los Patos se caracterizó por la presencia de floraciones de P. agardhii, las cuales se alternaron con floraciones de especies Nostocales, en particular R. mediterranea. La temperatura, la disponibilidad de luz y de nutrientes fueron los factores principales que determinaron la alternancia y la dominancia P. agardhii y R. mediterranea. La información obtenida a partir de los experimentos con cultivos mixtos y monoalgales resultó de utilidad para interpretar los patrones de alternancia y dominancia observados en la laguna Los Patos. Estos ensayos aportaron información sobre cómo los caracteres eco-fisiológicos pueden explicar la coexistencia de las cianobacterias filamentosas formadoras de floraciones. En particular, permitieron demostrar que R. mediterranea presenta cierto grado de plasticidad fenotípica y flexibilidad fisiológica en relación con la luz y la asimilación de fósforo, lo que podría explicar, en parte, la co-existencia bajo la dominancia de P. agardhii. Por último, los caracteres morfológicos, moleculares y ultraestucturales fueron congruentes entre sí en cuanto a la asignación de una de las cepas a la especie P. agardhii. Por otro lado, las filogenias construidas en base a secuencias de distintos marcadores moleculares revelaron que las cepas de C. raciborskii y Raphidiopsis (R. mediterranea, R. curvata y R. brookii) conforman un grupo con altos valores de soporte estadístico. La posición en los árboles filogenéticos (siempre juntas) podría deberse a una divergencia reciente de las especies (o cepas o ecotipos) y sugiere, además, que la emergencia del carácter autapomórfico que define a Raphidiopsis (ausencia de heterocistos) podría ser la consecuencia de eventos independientes. El presente estudio es una contribución a la elucidación de la clasificación taxonómica de los géneros Raphidiopsis y Cylindrospermopsis dado que complementa trabajos previos y da lugar a nuevos interrogantes sobre el estatus de los mismos.