Investigadores identificaron cómo una cianobacteria común logra privar de nutrientes esenciales a sus competidoras y altera el equilibrio ecológico. Cuáles son los riesgos para animales y humanos.
Un proceso químico oculto está redefiniendo la competencia en los ecosistemas de agua dulce: Microcystis aeruginosa, una cianobacteria famosa por sus floraciones tóxicas, ha desarrollado una estrategia que le permite dominar lagos y estanques con consecuencias directas para la salud animal y humana.
Microcystis aeruginosa es habitual en lagos y embalses, y genera preocupación por la formación de extensas floraciones, sobre todo en veranos calurosos. La investigación, liderada por Beth Ahner, profesora de Ingeniería Biológica y Ambiental en la Universidad de Cornell, revela que este microorganismo no solo compite, sino que utiliza un mecanismo químico sofisticado para asegurar su supremacía.
M. aeruginosa produce y excreta antivitaminas que se asemejan a la tiamina, conocida como vitamina B1. Muchas algas no pueden sintetizar su propia vitamina B1 y dependen de absorberla del entorno. Las antivitaminas bloquean sus enzimas dependientes de tiamina, inhiben su crecimiento y dejan el terreno libre para la proliferación masiva de Microcystis.
“Microcystis parece poder dominar cada vez más en el clima cambiante“, afirmó Ahner a Cornell Chronicle. Esta capacidad de manipulación química le otorga una ventaja contundente, permitiéndole desplazar otras especies y formar densas esteras superficiales.
M. aeruginosa produce y excreta antivitaminas que se asemejan a la tiamina, conocida como vitamina B1. Muchas algas no pueden sintetizar su propia vitamina B1 y dependen de absorberla del entorno. Las antivitaminas bloquean sus enzimas dependientes de tiamina, inhiben su crecimiento y dejan el terreno libre para la proliferación masiva de Microcystis.
“Microcystis parece poder dominar cada vez más en el clima cambiante“, afirmó Ahner a Cornell Chronicle. Esta capacidad de manipulación química le otorga una ventaja contundente, permitiéndole desplazar otras especies y formar densas esteras superficiales.
El estudio explica cómo M. aeruginosa libera bacimetrina y metoxitiamina, sustancias que imitan y compiten con la vitamina B1 en los organismos vecinos. Las algas rivales, al absorber estas moléculas, ven interrumpidos sus procesos metabólicos: las enzimas que dependen de tiamina quedan inactivas, deteniendo el crecimiento celular.
El equipo halló que M. aeruginosa posee una enzima propia para producir tiamina, por lo que resiste a sus propias antivitaminas. Así, mientras las demás algas sufren carencia funcional, Microcystis continúa expandiéndose.
“Nadie ha demostrado nunca que este organismo tenga ventaja en la absorción de esos macronutrientes sobre otras algas”, explicó Ahner, subrayando que el éxito de Microcystis no responde a una mayor captación de fósforo o nitrógeno, sino a su sabotaje químico de la competencia.
Para comprobar este mecanismo, el equipo enfrentó a M. aeruginosa con Chlamydomonas reinhardtii, un alga común en investigaciones. Se utilizó una cepa mutante incapaz de sintetizar tiamina, que dependía de obtener la vitamina del medio. En presencia de M. aeruginosa, se detectaron altos niveles de antivitaminas, que frenaron el crecimiento del alga mutante, efecto revertido cuando se añadió tiamina externa, confirmando el mecanismo de bloqueo.
El coautor Mingming Wu contribuyó mediante dispositivos microfluídicos que simularon condiciones ambientales para observar el comportamiento bajo concentraciones reales de antivitaminas. “Demostramos que las cantidades presentes en la naturaleza son tóxicas para los organismos acuáticos”, señaló Ahner.
El incremento en la frecuencia de floraciones de M. aeruginosa preocupa a nivel mundial. La escorrentía agrícola con fósforo y nitrógeno suele señalarse como responsable, pero el estudio destaca que aparecen blooms incluso en lagos considerados limpios, como Skaneateles en Nueva York, sugiriendo que el factor químico descubierto es clave incluso cuando los nutrientes no son limitantes.
A nivel sanitario, Microcystis representa un riesgo grave. Esta cianobacteria produce toxinas perjudiciales para vertebrados. “Si un perro bebe agua con estos organismos, puede enfermar gravemente”, advirtió Ahner en Cornell Chronicle.
Un episodio notable ocurrió en 2014 en Toledo, Ohio, donde la presencia de toxinas de M. aeruginosa en el lago Erie llevó a interrumpir el suministro de agua potable a la ciudad, evidenciando la vulnerabilidad de infraestructuras urbanas ante dichas floraciones.
El equipo usó herramientas como la microfluídica y la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) para identificar genes involucrados en la producción de antivitaminas, lo que podría permitir en el futuro intervenir en la síntesis de estos compuestos.
Colaboradores de la Universidad Estatal de Oregón documentaron la presencia de bacimetrina durante las floraciones, reforzando la relevancia ambiental del hallazgo.
El trabajo fue liderado por Mohammad Yazdani (Cornell), con participación de Geoffrey Coates (Cornell) y financiación del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos, el Departamento de Pesca y Vida Silvestre de California, así como CALS y CAS de Cornell.
Este descubrimiento redefine el papel de Microcystis en los ecosistemas y abre la puerta a nuevas estrategias para mitigar sus impactos sobre la biodiversidad y la salud pública.
