Articulo interesante
Juan Carlos
Increasing toxicity of algal blooms tied to nutrient enrichment and climate change
CORVALLIS, Ore. – Nutrient enrichment and climate change are posing yet another concern of growing importance – an apparent increase in the toxicity of some algal blooms in freshwater lakes and estuaries around the world, which threatens aquatic organisms, ecosystem health and human drinking water safety.
As this nutrient enrichment, or “eutrophication” increases, so will the proportion of toxin-producing strains of cyanobacteria in harmful algal blooms, scientists said.
Researchers from Oregon State University and the University of North Carolina at Chapel Hill will outline recent findings in an analysis Friday in the journal Science.
Cyanobacteria are some of the oldest microorganisms on Earth, dating back about 3.5 billion years to a time when the planet was void of oxygen and barren of most life. These bacteria are believed to have produced the oxygen that paved the way for terrestrial life to evolve. They are highly adaptive and persistent, researchers say, and today are once again adapting to new conditions in a way that threatens some of the life they originally made possible.
A particular concern is Microcystis sp., a near-ubiquitous cyanobacterium that thrives in warm, nutrient-rich and stagnant waters around the world. Like many cyanobacteria, it can regulate its position in the water column, and often forms green, paint-like scums near the surface.
In a high-light, oxidizing environment, microcystin-producing cyanobacteria have a survival advantage over other forms of cyanobacteria that are not toxic. Over time, they can displace the nontoxic strains, resulting in blooms that are increasingly toxic.
“Cyanobacteria are basically the cockroaches of the aquatic world,” said Timothy Otten, a postdoctoral scholar in the OSU College of Science and College of Agricultural Sciences, whose work has been supported by the National Science Foundation. “They're the uninvited guest that just won't leave.”
“When one considers their evolutionary history and the fact that they've persisted even through ice ages and asteroid strikes, it's not surprising they're extremely difficult to remove once they’ve taken hold in a lake,” he said. “For the most part, the best we can do is to try to minimize the conditions that favor their proliferation.”
Researchers lack an extensive historical record of bloom events and their associated toxicities to put current observations into a long-term context. However, Otten said, “If you go looking for toxin-producing cyanobacteria, chances are you won't have to look very long until you find some.”
There are more than 123,000 lakes greater than 10 acres in size spread across the United States, and based on the last EPA National Lakes Assessment, at least one-third may contain toxin-producing cyanobacteria. Dams; rising temperatures and carbon dioxide concentrations; droughts; and increased runoff of nutrients from urban and agricultural lands are all compounding the problem.
Many large, eutrophic lakes such as Lake Erie are plagued each year by algal blooms so massive that they are visible from outer space. Dogs have died from drinking contaminated water.
Researchers studying cyanobacterial toxins say it’s improbable that their true function was to be toxic, since they actually predate any predators. New research suggests that the potent liver toxin and possible carcinogen, microcystin, has a protective role in cyanobacteria and helps them respond to oxidative stress. This is probably one of the reasons the genes involved in its biosynthesis are so widespread across cyanobacteria and have been retained over millions of years.
Because of their buoyancy and the location of toxins primarily within the cell, exposure risks are greatest near the water's surface, which raises concerns for swimming, boating and other recreational uses.
Also, since cyanobacteria blooms become entrenched and usually occur every summer in impacted systems, chronic exposure to drinking water containing these compounds is an important concern that needs more attention, Otten said.
“Water quality managers have a toolbox of options to mitigate cyanobacteria toxicity issues, assuming they are aware of the problem and compelled to act,” Otten said. “But there are no formal regulations in place on how to respond to bloom events.
“We need to increase public awareness of these issues,” he said. “With a warming climate, rising carbon dioxide levels, dams on many rivers and overloading of nutrients into our waterways, the magnitude and duration of toxic cyanobacterial blooms is only going to get worse.”
About the OSU College of Science: As one of the largest academic units at OSU, the College of Science has seven departments and 12 pre-professional programs. It provides the basic science courses essential to the education of every OSU student, builds future leaders in science, and its faculty are international leaders in scientific research.
Trad:
MICROBIOLOGÍA
Las cianobacterias cambiaron el mundo y ahora reaccionan peligrosamente al calentamiento global
Las cianobacterias, popularmente conocidas con nombres como "algas verdiazules", y capaces de realizar la fotosíntesis, figuran entre las formas de vida más antiguas de la Tierra. Llevan en el mundo unos 3.500 millones de años, desde una época tan distinta a la actual que en aquel entonces ni siquiera había oxígeno en la Tierra. De hecho, por lo que se sabe, fueron las cianobacterias las que oxigenaron el planeta, instaurando así unas condiciones que permitieron a la vida evolucionar hacia formas más complejas.
Estos organismos arcaicos no han sobrevivido por casualidad hasta nuestros días; son formas de vida extremadamente resistentes, tenaces y adaptables, a las cuales no ha logrado erradicar ninguna de las extinciones masivas que han asolado al planeta. Y hoy están adaptándose de nuevo a cambios drásticos, en esta ocasión los impuestos por el calentamiento global y la transformación química de mares, lagos y ríos derivada de la contaminación asociada a las actividades humanas. Sin embargo, de igual modo que en el pasado remoto su actividad a escala planetaria cambió la química atmosférica con la introducción masiva del oxígeno (un veneno para muchas formas de vida de aquellos tiempos), y por ende cambió también las reglas de juego de la vida en la Tierra, ahora su adaptación al medio ambiente cambiante implica que actúen de un modo que a ellas les beneficia pero que a los humanos y a muchas otras formas de vida nos perjudica.
El cambio climático y algunos otros efectos antropogénicos sobre el medio ambiente tienen también efectos indirectos que, entre otras cosas, promueven un aumento aparente en la toxicidad de las poblaciones de estas algas en lagos de agua dulce y en estuarios de todas partes del mundo. Este aumento de toxicidad amenaza a organismos acuáticos, a la salud general de los ecosistemas y a la seguridad de las fuentes de agua potable para el Ser Humano. El enriquecimiento de un medio con ciertos nutrientes aptos para estas bacterias implica un proceso de eutrofización de las aguas. El exceso de esos nutrientes reduce el oxígeno en las aguas y lleva a la muerte de la vida animal. La eutrofización aumenta además la proporción de cianobacterias productoras de toxinas.
Éstas son las conclusiones a las que ha llegado el equipo de Timothy Otten, de la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis, Estados Unidos.
Especialmente preocupantes son las cianobacterias Microcystis sp., muy comunes y presentes en casi cualquier parte del globo terráqueo. Estas cianobacterias crecen en aguas estancadas, cálidas, y ricas en nutrientes. Como muchas cianobacterias, pueden regular su posición vertical en la columna de agua, y a menudo se agrupan formando lo que parece una mancha de pintura verde espumosa, cerca de la superficie.
La Microcystis secreta toxinas que pueden causar daños en el hígado de los animales, incluyendo a los humanos. Dado que el incremento de ciertas clases de contaminación ambiental en un lago puede conducir a una proliferación excesiva de cianobacterias Microcystis, al tener ventajas de supervivencia sobre otras cianobacterias no tóxicas, esa polución inicial del agua puede desembocar en una toxicidad aún mayor de la misma, por culpa de cianobacterias como la Microcystis.
Por ejemplo, unos 13 millones de personas dependen del Lago Erie, en Norteamérica, para su suministro de agua, por lo que la presencia de la Microcystis constituye una creciente preocupación. Las proliferaciones masivas de estas cianobacterias han creado muchos problemas, obligando, entre otras cosas, a buscar filtros de alta tecnología para purificar el agua, ya que las toxinas de la Microcystis son moléculas lo bastante pequeñas como para pasar a través de los poros de diversos filtros. Por ejemplo, la toxina microcistina-LR es una diminuta molécula compuesta por sólo siete aminoácidos.
Haciendo honor a su tenacidad, cuando las cianobacterias conquistan un lago, es muy difícil reconquistarlo. A dicha circunstancia se refiere Otten con esta aguda reflexión: "Al considerar su historia evolutiva y el hecho de que estos microorganismos han persistido incluso a través de las eras glaciales y a las caídas de asteroides, no es sorprendente que sean sumamente difíciles de eliminar una vez que se han establecido en un lago. En muchos casos, lo mejor que puede hacerse es intentar minimizar las condiciones que favorecen su proliferación".
Los investigadores no cuentan con un extenso registro histórico de proliferaciones masivas de estos microorganismos en sitios específicos, y el nivel de toxicidad que alcanzaron, para comparar las observaciones actuales con las de un periodo más largo. Sin embargo, tal como Otten indica, buscar cianobacterias productoras de toxinas es una labor fácil, en el sentido de que, por su abundancia, no habrá que buscar mucho antes de encontrar una colonia.
Solo en Estados Unidos, hay más de 123.000 lagos de más de 10 acres de extensión, y, basándose en el último Estudio Nacional sobre los Lagos hecha por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de este país, un tercio de ellos pueden contener colonias significativas de esas tóxicas cianobacterias.
Entre los factores que están contribuyendo de un modo u otro al problema, figuran las represas, las crecientes temperaturas, el aumento de la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, las sequías con ciertas características, y el arrastre ejercido por el agua de escorrentía sobre las tierras urbanas y agrícolas que hace que partículas sueltas, incluyendo nutrientes, vayan a parar a lagos y otras grandes masas de agua.
Muchos lagos grandes y eutróficos, como el Erie, sufren cada año proliferaciones masivas de estas algas verdiazules, alcanzando una magnitud tal que resultan visibles como gigantescas manchas verdes desde naves espaciales en órbita a la Tierra. Y no son raros los casos de perros u otros animales domésticos que en un descuido de sus dueños beben del agua envenenada por las toxinas de las cianobacterias y mueren como consecuencia de ello.
Los investigadores que estudian las toxinas de las cianobacterias creen muy improbable que su verdadera función sea la de ser tóxicas a modo de arma con la que atacar a otras formas de vida, ya que las cianobacterias surgieron antes de la aparición del primer depredador de nuestro mundo.
Las nuevas investigaciones sugieren que la microcistina, una potente toxina presumiblemente carcinógena, tiene un papel protector para las cianobacterias, ayudándolas a afrontar el estrés oxidativo. Ésta es probablemente una de las razones por la que los genes involucrados en su biosíntesis están tan extendidos entre las cianobacterias y han sido mantenidos durante millones de años.
Debido a su flotabilidad y la ubicación de las toxinas dentro de su célula, los riesgos de exposición a las colonias de estas cianobacterias son mayores cerca de la superficie del agua, donde precisamente tienen lugar la mayor parte de las actividades recreativas asociadas al agua, como nadar, pasear en bote, jugar, y otros usos recreativos.
"Es necesario aumentar la concienciación del público sobre estos problemas", opina Otten. "Con un clima cada vez más cálido, mayores niveles de concentración de dióxido de carbono, más represas en ríos y una sobrecarga de nutrientes nuestras vías fluviales, la magnitud y la duración de las proliferaciones masivas de cianobacterias tóxicas sólo pueden empeorar".
sid eschenbach
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