¿A QUÉ SE DEBE LA DIVERSIDAD DE ESPECIES RARAS EN EL REINO PROTISTA?

Los océanos albergan comunidades de plancton constituidas por relativamente pocas especies que sean abundantes, y muchas de ellas son raras. El número de especies protistas raras en estas comunidades se ha estimado mediante estudios metagenómicos. Un estudio (Villa Martín et al. 2020) realizado por un grupo de científicos de la Universidad de Okinawa en Japón permite descubrir que las corrientes oceánicas impactan positivamente en la diversidad de estos microbios acuáticos raros.

El plancton oceánico puede ser transportado a través de grandes distancias por las corrientes. Muchas especies planctónicas son cosmopolitas, es decir, se encuentran prácticamente en todas partes del océano del mundo (B. J. Finlay. 2002). Estas observaciones sugieren que, a primera vista, la distribución de especies planctónicas no está limitada por la dispersión (hecho que se ha sido refutado) y que, por lo tanto, la preferencia del nicho (el nicho ecológico se refiere a la función, papel y respuesta que una especie animal o vegetal cumple en un hábitat teniendo en cuenta los factores bióticos (interacción con otras especies), factores abióticos (temperatura, pH, luz, etc) y factores antrópicos (hechos por el hombre)) es un factor determinante de la abundancia de especies. Sin embargo, la teoría del nicho predice la existencia de comunidades planctónicas pobres prosperando con un conjunto limitado de recursos.

Plancton oceánico

Una serie de observaciones muestran que las comunidades planctónicas son muy diversas y contradicen estas predicciones. Esta contradicción hacia los principios básicos de la teoría de nicho (G. Hardin. 1960) ha intrigado a los ecologistas durante décadas y ha fomentado numerosos estudios que intentan explicar la diversidad del plancton. Se han desarrollado varias propuestas:

• Una de las propuestas se basa en que entornos variables ofrecen más posibilidades de especialización de los rasgos ecológicos (M. Stomp et al. 2011).
• Otra propuesta propone la idea de que las corrientes oceánicas pueden crear barreras que reducen la competencia entre especies promoviendo su convivencia (A. Bracco et al. 2000).
• Los análisis cuantitativos también sugieren que las corrientes oceánicas desempeñan un papel importante en la organización de patrones de diversidad a gran escala y esta limitación de dispersión contribuye, junto con la especialización de nicho, a la biodiversidad microbiana de los océanos (F. d’Ovidio et al. 2010).

Genealogía en corrientes oceánicas.

(izquierda) 

Diferentes colores representan diferentes especies. 

Las flechas representan el campo de velocidad 

causado por las corrientes oceánicas.

(derecha)

Trayectorias del modelo con corrientes oceánicas.

El metabarcoding de ADN (metasecuenciación dirigida de marcadores genéticos taxonómicamente informativos, que permite medir la biodiversidad de forma rápida, barata, exhaustiva, repetida y verificable) ha permitido llevar a cabo mediciones rápidas y a gran escala de la diversidad de las comunidades microbianas acuáticas, proporcionando nuevos medios para estudiar las fuerzas ecológicas que dan forma a las comunidades planctónicas. Los estudios de metabarcoding afirman también la existencia de esas especies raras dentro de las comunidades planctónicas; han sido llamadas como "biosfera rara", y constituyen la gran mayoría de las especies protistas. 

La diversidad de especies planctónicas se puede cuantificar mediante la llamada distribución de abundancia de especies (SAD), definida como la frecuencia (P(n)) de especies, con una abundancia n, de una muestra.

Los científicos que elaboraron este artículo, elaboraron un modelo que tuviera en cuenta el papel de las corrientes oceánicas en la determinación de la genealogía de microbios en una muestra para evaluar su efecto. Dicho modelo predecía que, en presencia de corrientes oceánicas, los SAD presentaban valores mayores. También predijeron que las corrientes causan un aumento más agudo de especies en función del tamaño de la muestra.

El conjunto de los resultados sugiere que la naturaleza caótica y variable del transporte oceánico es responsable del aumento de las curvas de SAD. Los SAD de protistas son más empinados en los océanos que en el agua dulce. Para probar esas predicciones, se analizaron datos de metabarcoding de ADN de dos estudios de protistas acuáticos: 

• El primer conjunto de datos incluye secuencias de ADN protista oceánico de 157 muestras (E. Ser-Giacomi et al. 2018).
• El segundo conjunto de datos incluye secuencias de ADN protista de 184 muestras de agua dulce tomadas de lagos.

Las curvas de SAD enseñan una variabilidad considerable de muestra a muestra, tanto en el océano como en agua dulce. Sacaron como conclusión que esta variabilidad se podía deber posiblemente a diferencias de tamaño, composición de la comunidad protista y condiciones ecológicas entre las muestras.

Distribuciones de abundancia de especies raras de protistas, que presentan 

una disminución más pronunciada en los océanos que en los lagos.

Algo que quedo muy claro es que las corrientes oceánicas conducen a un aumento más pronunciado en el número de especies protistas.

Para concluir me gustaría reflejar lo interesante que puede llegar a ser el océano, con tanta diversidad de especies y fenómenos ocurriendo en él continuamente. Es fascinante.

He aquí mi cuarta entrada en el blog. Espero que os haya resultado sugerente y entretenida. ¡Nos leemos pronto! 😊

BIBLIOGRAFÍA:

Artículo original:

Paula Villa Martín, Ales Bucek, Tom Bourguignon, Simone Pigolotti. Ocean currents promote rare species diversity in protists. BioRxiv. (2020) DOI: https://doi.org/10.1101/2020.01.10.901165

Otras fuentes de información:

B. J. Finlay, Global dispersal of free-living microbial eukaryote species. Science 296, 1061–1063 (2002). DOI: 10.1126/science.1070710. 

G. Hardin, The competitive exclusion principle. Science 131, 1292–1297 (1960). DOI: https://www.jstor.org/stable/1705965?seq=1

M. Stomp, J. Huisman, G. G. Mittelbach, E. Litchman, C. A. Klausmeier, Large-scale biodiversity patterns in freshwater phytoplankton. Ecology 92, 2096–2107 (2011). DOI: https://doi.org/10.1890/10-1023.1

A. Bracco, A. Provenzale, I. Scheuring, Mesoscale vortices and the paradox of the plankton. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 267, 1795–1800 (2000). DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2000.1212

F. d’Ovidio, S. De Monte, S. Alvain, Y. Dandonneau, M. Lévy, Fluid dynamical niches of phytoplankton types. Proceedings of the National Academy of Sciences 107, 18366–18370 (2010). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1004620107

E. Ser-Giacomi, L. Zinger, S. Malviya, C. De Vargas, E. Karsenti, C. Bowler, S. De Monte, Ubiquitous abundance distribution of non-dominant plankton across the global ocean. Nature ecology & evolution p. 1 (2018). DOI: https://www.nature.com/articles/s41559-018-0587-2