Comunidades bacterianas de esponja antártica se verían afectadas por efectos del cambio climático

La esponja antártica Isodictya kerguelenensis habita comúnmente en zonas someras de 10 a 20 metros de profundidad. Se han publicado estudios previos sobre su respuesta al estrés térmico en laboratorio y otro que se realizó en terreno respecto de cómo varía en el tiempo el microbioma (comunidades bacterianas simbiontes) de esta especie, lo que ha permitido a los científicos entender cómo enfrenta la variabilidad ambiental en bahía South (isla Doumer, península Antártica) y entrega una nueva perspectiva de cómo esta especie y otros organismos responderán a los cambios futuros.

El estudio más reciente se denomina “Efectos de los factores de estrés de cambio climático en las comunidades procariotas de la esponja antártica Isodictya kerguelenensis” y fue elaborado por investigadores del Departamento Científico del Instituto Antártico Chileno (INACH) durante la Expedición Científica Antártica (ECA 54) del año 2018 en los laboratorios de base Yelcho y revela a través de un trabajo experimental de laboratorio cómo los simbiontes (bacterias y Archaea) asociados a esta esponja responden al ser afectados por dos factores: el aumento de la temperatura del agua del mar y las lesiones por impactos de los glaciares que se desprenden durante el verano.

De acuerdo con el Dr. Rodolfo Rondón, uno de los autores, la idea de estudiar las lesiones surgió a partir de las observaciones de terreno obtenidas por el biólogo marino del INACH, Dr. César Cárdenas, en un estudio previo publicado en la revista Frontiers in Microbiology. “En ese estudio, al marcar esponjas para muestrearlas en tres veranos sucesivos observaron que muchas de estas presentaban daños y lesiones en los tejidos, ocasionadas por el barrido de trozos de glaciares que se producen por el deshielo. Nos interesó evaluar si estas lesiones provocan cambios en la composición de procariontes asociados a una de estas especies, Isodictya kerguelenensis”, comentó Rondón.

Es, además, uno de los primeros estudios que investiga el efecto de múltiples estresores en estos invertebrados marinos en Antártica. La mayoría de las investigaciones, debido a las limitaciones asociadas a trabajar en zonas tan alejadas como Antártica, se enfoca en medir solo el efecto de la temperatura o la acidificación. En este caso particular, los científicos testearon otro estresor y uno de los factores físicos más importantes: el efecto del impacto de icebergs en la fauna bentónica.

La socavación del hielo modela las comunidades someras antárticas. De hecho, la literatura científica señala que en promedio un 30 % del fondo marino es afectado por icebergs en el período de un año. Esto ocurre porque “va removiendo todo a su paso y crea un mosaico de organismos, ya que limpia el fondo y luego otros llegan a colonizar, por lo tanto, son comunidades sometidas a un alto grado de estrés físico y hoy se sabe que en algunas zonas las comunidades de organismos son relativamente jóvenes porque los icebergs impactan el fondo marino de manera significativa”, explica Cárdenas, otro de los encargados del estudio.

Según Rondón, se puede afirmar que la composición del microbioma procarionte se encuentra afectada por las lesiones. “Esto lo detectamos con análisis multivariables. Además, se observó un claro cambio en dicha composición a nivel taxonómico de órdenes entre los individuos con y sin lesiones. De manera interesante, hay un grupo de Unidades Taxonómicas Operacionales (OTU) que aumentan su presencia en individuos con lesiones, siendo algunas de ellas pertenecientes a familias previamente reportadas en enfermedades de esponjas y corales”, precisó.

Proyecciones de esta investigación

Los resultados ayudan a entender la importancia que puede tener este impacto físico, modelando las comunidades microbianas asociadas a estas especies. A su vez, el estudiar cómo este efecto interactúa con la temperatura ayuda a entender las potenciales consecuencias que podrían suceder en el escenario de cambio climático. “Un aumento mayor en la temperatura del océano, someterá a un mayor estrés directo a los organismos y también indirectamente a través de un aumento del impacto de icebergs”, afirma Cárdenas.

Resta conocer qué sucederá a futuro con las esponjas si se exponen a un calentamiento más prolongado o qué ocurrirá después de un tiempo a temperaturas más normales. Solo en parte se encuentra respuesta en otro estudio anterior, donde analizaron individuos de esta misma especie y de otras. “No hallamos diferencias en el microbioma en los individuos que fueron muestreados en tres veranos consecutivos, incluso cuando en uno de ellos se registraron temperaturas de 3 ºC. Esto podría indicar un grado de resiliencia, en donde el microbioma es capaz de volver a su equilibrio en un período de tiempo más prolongado, luego de haber sido sometido a estrés”, expresa Cárdenas y agrega que serían capaces de resistir al estrés, sin embargo, esto debe ser validado a través de experimentos más prolongados en laboratorio.

Para Rondón, son tres las interrogantes que quedan abiertas a partir de esta investigación. “La primera es, cuáles son los roles funcionales desde el punto metabólico de los microorganismos procariontes en individuos sin y con lesiones. La segunda, si existe o no una ruptura del balance fisiológico del consorcio esponja y microorganismos (el holobionte), producido por el estrés de las lesiones. Y, finalmente, saber cuáles son los efectos de los daños y lesiones producidas por la caída de los trozos de glaciares, a nivel del ecosistema bentónico donde viven estas esponjas”, expuso.

Sin lugar a dudas, este estudio, que es parte del Programa de Áreas Marinas Protegidas del INACH, es un aporte al conocimiento de las respuestas de las esponjas antárticas y cómo enfrentan la variación ambiental. “Los estudios indican que al parecer no todas las esponjas serían perdedoras en este escenario de cambio climático y eso mismo puede ser extrapolado a otros organismos antárticos; es crucial desarrollar enfoques integradores para predecir cómo los organismos, las comunidades y los ecosistemas enfrentarán combinaciones de factores estresantes. Queda mucho por entender sobre las respuestas de los organismos antárticos a los diversos impactos que genera el calentamiento global”, concluye el Dr. Cárdenas.

Effects of climate change stressors on the prokaryotic communities of the antarctic sponge Isodictya kerguelenensis fue publicado recientemente por la revista especializada Frontiers in Ecology and Evolution. Sus autores son los investigadores del INACH Rodolfo Rondón, Marcelo González, Alejandro Font, Magdalena Osorio y César Cárdenas.

El INACH es un organismo técnico dependiente del Ministerio de Relaciones Exteriores con plena autonomía en todo lo relacionado con asuntos antárticos y tiene entre sus misiones el incentivar el desarrollo de la investigación científica, tecnológica y de innovación en la Antártica, el fortalecimiento de Magallanes como puerta de entrada al Continente Blanco y promover el conocimiento de las materias antárticas a la ciudadanía.