Mitigación de los efectos de las Floraciones de Algas Nocivas: El gran desafío pendiente que debemos abordar

La ciudad de Nantes (Francia) fue testigo durante una semana de la realización del 18vo Congreso Internacional de Algas Nocivas (ICHA 2018), al cual asistieron más de 750 personas provenientes de 64 países. Durante ese periodo de tiempo se reunieron los principales expertos mundiales a difundir sus hallazgos científicos sobre diversos aspectos de la biología, ecología, toxicología, monitoreo, predicción y mitigación de Floraciones de Algas Nocivas (FAN).

Aunque las FAN son un fenómeno natural, también es cierto que las actividades humanas, incluyendo el cambio climático y transporte marítimo, han promovido su ocurrencia y propagación, a tal grado que actualmente han llegado a ser un serio problema ambiental en varias zonas de aguas costeras y continentales alrededor del mundo. Mientras que el monitoreo de las principales algas nocivas ha tenido un desarrollo continuo y avances relevantes como la utilización de herramientas moleculares para identificación de especies, en la actualidad, contar con predicciones precisas de la ocurrencia de FAN es aún una tarea altamente desafiante. Más en pañales aún se encuentran el desarrollo de medidas de mitigación contra los efectos de las FAN, lo que frente a un fenómeno que se predice aumentará en frecuencia y magnitud, son necesarias para disminuir los riesgos y daños.

En esta nueva versión del ICHA se plantearon cuatro necesidades urgentes que debiesen ser abordadas para lograr una mejor comprensión de las FAN, las cuales fueron resumidas en:

– generar nuevas tecnologías para la identificación de especies y estimación de abundancia,

– desarrollar modelos predictivos eficientes,

– contar con medidas apropiadas de manejo para los servicios ecosistémicos costeros relacionados (por ejemplo, pesca, acuicultura, turismo),

– e incrementar la conciencia del riesgo asociado a los blooms de algas.

En cuanto a nuevas tecnologías de monitoreo quizás lo más novedoso fueron los estudios realizados con el Imaging Flow Cytobot (IFCB), que es un citómetro de flujo sumergible y automatizado que genera imágenes de partículas en un rango de tamaño entre <10 a 150 µm (tales como diatomeas y dinoflagelados) desde un flujo de agua que entra al aparato desde el medio ambiente. Pese a esta tecnología de punta, es importante entender que la variabilidad horizontal y vertical en abundancia y especies del fitoplancton es tan ubicua que no puede ser capturada utilizando solo una herramienta de monitoreo, sino más bien integrando varias de ellas (e.g. sensores remotos, citómetros de flujo in situ, identificación por microscopía tradicional, identificación y estimación de abundancia a través de análisis moleculares).

Si bien existe consenso de que la frecuencia e intensidad de los eventos de FAN está cambiando, una conclusión importante de este congreso es que no hay una sola respuesta emergiendo de los patrones globales acerca de si las FAN están aumentando o disminuyendo en el mundo. Esto es importante de tener en mente, ya que nos indica qué condiciones locales contribuyen de manera importante a explicar los patrones de FAN que estamos registrando, lo cual hace aún más necesario entender el sistema que nos rodea. Para esto es esencial contar con series de tiempo de FAN y algunas variables oceanográficas y químicas del agua lo más largas y completas posibles, ya que aunque los análisis se han sofisticado y los esfuerzos de modelación se han incrementado, para resolver alguna de las deficiencias de las bases de datos, jamás reemplazarán el poseer un buen dato. Es importante destacar que gradualmente se están construyendo sólidas bases de datos a nivel global (e.g. Haedat, Harmful Algae Event Database) las que serán fundamentales para entender el fenómeno de las FAN a nivel macro.

Las sesiones dedicadas a la mitigación de FAN y tecnologías de tratamiento de agua en el congreso estuvieron principalmente enfocadas a las cianobacterias (algas verde-azules), debido a que se han erigido como un grave problema para la salud humana y biodiversidad acuática, ya que muchas especies sintetizan peligrosas toxinas. En Chile son escasamente conocidas y pocos estudios se han enfocado en ellas. Recién el año 2016 se publicó un artículo que revelaba por primera vez la presencia de microcistinas (una especie de toxina producida por algunas especies de cianobacterias) en lagos del norte de la Patagonia chilena (Nimptsch et al. 2016). En este estudio se muestrearon seis lagos (Caburgua, Villarrica, Calafquén, Panguipulli, Ranco y Puyehue), detectando en todos ellos la presencia de esa toxina. Además, mediante herramientas genómicas se detectó por primera vez la presencia de la especie Cylindrospermopsis raciborskii, un organismo potencialmente tóxico, en uno de los lagos estudiados (Ranco), lo cual constituye el primer reporte de esta cianobacteria en Chile. Si bien esta especie ha sido primariamente clasificada como tropical y que crece de forma óptima a 25°C, en la última década se ha observado que presenta un comportamiento altamente invasivo, lo que ha hecho que expanda su rango geográfico hacia latitudes más frías.

Después de asistir a la conferencia es posible concluir que aún persisten fuertes vacíos de conocimiento sobre cómo prevenir la aparición de Floraciones de Algas Nocivas, y una vez desencadenadas cómo mitigar sus efectos. Nuevamente la tecnología de las arcillas modificadas, así como otros materiales floculantes aparecieron en varias sesiones como una alternativa prometedora de mitigación una vez que un bloom ya se ha generado. Por otro lado, se encontró evidencia del efecto protector de las macroalgas, sugiriendo que cultivos a altas densidades pueden hacer los sistemas de acuicultura integrada más resilientes a blooms tóxicos de microalgas. Una alternativa interesante fue la planteada por la Universidad de Tokio acerca de prevenir blooms de dinoflagelados y radofíceas (e.g. Chattonella) induciendo artificialmente floraciones de diatomeas, justo antes del desarrollo de bloom de especies de flagelados tóxicos. Para el caso de las cianobacterias, la carga de nutrientes en el agua es una condición crítica, por lo que limitar su concentración podría ser una estrategia para enfrentar un bloom. Lo anterior se puede conseguir mezclando verticalmente la columna de agua, reemplazando las aguas superficiales por aguas cercanas al fondo, añadiendo adsorbentes de fósforo, o mediante alternativas químicas para su eliminación como la utilización de peróxido de hidrógeno como alguicida. Esto mismo podría ser aplicado para otras especies que generan FAN en sistemas marinos. Alternativamente las nanopartículas magnéticas también han sido probadas para extraer cianotoxinas del agua, lo cual las hace una prometedora aproximación para tratar agua de consumo humano.

Otra interesante alternativa de mitigación se abre con el estudio de los efectos de patógenos o parásitos específicos de algas nocivas como medio de control biológico, lo cual ha sido utilizado exitosamente en agricultura y medicina. Por ejemplo, ya en el año 2000 se reportaba por primera vez la presencia de parasitismo sobre Alexandrium minutum y otros dinoflagelados provenientes de estuarios del norte de Bretaña, Francia (Erard-Le Denn et al. 2000). La mortalidad inducida por este parásito fue capaz de remover una fracción significativa de la biomasa de los dinoflagelados en un corto periodo de tiempo, lo que estimula la posibilidad de su uso como un agente de control biológico. En A. catenella, causante de la llamada “marea roja” en Chile, se presentó un trabajo que describe la presencia del endoparásito Amoebophrya sp., y su efecto sobre el contenido y composición de sus toxinas en Corea. Más relevante aún fue la presentación que mostró por primera vez la infección de A. catenella por el parásito Parvilucifera sp. en los fiordos patagónicos del sur de Chile. También se han realizado experimentos con bacterias que secretan compuestos solubles en agua que inhiben el crecimiento de dinoflagelados, disminuyendo la densidad en cultivo.

Como era esperable las sesiones de nuevos métodos de detección de toxinas y efectos de ellas sobre otros organismos, estuvo enfocada a aquellas que afectan a la salud humana. Una de las pocas charlas referidas específicamente a ictiotoxicidad fue la realizada por el Dr. Jorge Mardones del Instituto de Fomento Pesquero (IFOP). En ella, el Dr. Mardones mostró resultados preliminares de la dinámica de crecimiento y toxicidad de una cepa chilena de Pseudochattonella verruculosa (ARC498) en condiciones de laboratorio. Estos ensayos nos entregan luces acerca de los requerimientos ambientales de esta cepa para desarrollarse, y de su potente actividad tóxica que daña las líneas celulares de branquias de trucha, ya sea al exponerlas a tratamientos con células rotas o con sobrenadante. Este trabajo abre una prometedora posibilidad de contar con bioensayos de toxicidad rápidos y más económicos que realizar ensayos en estanques con peces vivos; sin embargo, es una metodología que es necesario validar y calibrar para que estemos seguros que representa la realidad. Y en este punto el llamado es a la colaboración público-privada para poder desarrollar este tipo de estudios a corto plazo, con resultados que a todas luces beneficiarán el estado de conocimiento para la industria salmonicultora.

Quisiera destacar otro aspecto muy interesante tocado en esta versión del ICHA, que fue la exploración de las aplicaciones médicas de las toxinas de microalgas y cianobacterias. Estos compuestos representan atractivas moléculas para desarrollar nuevas drogas o herramientas farmacológicas que potencialmente podrían utilizarse en campos terapéuticos como el cáncer, enfermedad de Alzheimer, e inflamación y sus patologías relacionadas.

Finalmente, como mensaje sobre el que quisiera que reflexionáramos es que primero, asistir a este tipo de reuniones nos da la oportunidad de introducirnos de primera mano en la frontera del conocimiento de una problemática que es transversal a la mayoría de los países costeros o que poseen cuerpos de agua dulce. Segundo, que efectivamente no existen todos los estudios que necesitamos para avanzar en solucionar los problemas que nos causan las floraciones de algas nocivas. Por lo tanto, si esas investigaciones no son prioridad para otros grupos de investigación en el mundo, es que debemos darnos cuenta que invertir en investigación y desarrollo (I+D) en temas que nos preocupan locamente es nuestra responsabilidad y debiéramos tomarlo como una oportunidad para situarnos a la cabeza de serie para desarrollar “ciencia a nuestra medida”. Difícil panorama de solucionar cuando el gasto en I+D a nivel país no ha logrado salir del 0,4% del producto interno bruto (PIB), y la inversión de las empresas en este ítem a nivel país no sobrepasa el 35% de ese porcentaje. Tenemos la ventaja de tener un problema claramente diagnosticado con las FAN y los cultivos de salmones, por lo tanto, el desafío es abordarlo inyectando recursos a la investigación en esta área, y no esperar que otros lo hagan por nosotros.

Erard-Le Denn E, Chrétiennot-Dinet M-J, Probert I. First Report of Parasitism on the Toxic Dinoflagellate Alexandrium minutum Halim. Estuar Coast Shelf Sci [Internet]. 2000;50(1):109–13.

Nimptsch J, Woelfl S, Osorio S, Valenzuela J, Moreira C, Ramos V, et al. Research Paper. Int Rev Hydrobiol. 2016;101(1–2):57–68.