MAREA ROJA

La marea roja es un proceso natural del medio

ambiente acuático y es propio de las algas

microscópicas que yacen en ese ambiente (figura

1). Estas algas, o fitoplancton, crecen en

cantidad en forma muy rápida y en corto tiempo,

a lo que llamamos “floraciones de algas

microscópicas”, las que pueden provocar un

cambio del color del agua, debido a que poseen pigmentos fotosintéticos de

variada composición química, que le otorgan a las microalgas colores

diferentes. De esta manera el mar toma un aspecto de color amarillento, rojizo,

rojo, verde, o incluso incoloro, este último a simple vista no se puede apreciar

(Morquecho, 1996). Morquecho, 2008 menciona que algunas especies de

dinoflagelados producen toxinas muy potentes que pueden ser transferidas en

la trama alimenticia y afectar la salud humana e incluso provocar la muerte.

MICROORGANISMOS CAUSANTES DE MAREA ROJA

El plancton marino es la comunidad de organismos que vive en suspensión en

la superficie del agua, caracterizada por su tamaño pequeño y por su limitado

poder de locomoción.

Existen 3 categorías: el fitoplancton, bacterioplancton y plancton vegetal o

zooplancton.

El plancton constituye la unidad básica de producción de materia orgánica,

formando parte especial de la dieta de los peces y otras especies acuáticas,

además muchas algas son utilizadas por el hombre por algunas propiedades

medicinales y por su alto poder nutricional. Sin embargo, muchas veces en

ciertas circunstancias y lugares geográficos, existe una proliferación exagerada

de algunas de las especies de algas trayendo consigo múltiples daños

económicos y a la salud pública (fenómeno comúnmente llamado marea roja).

Los microorganismos causantes de marea roja pertenecen al fitoplancton

marino y principalmente forman parte a la división Dinoflagelada, son

organismos unicelulares, microscópicos, flagelado s y fotosintéticos; que

cuando encuentran las condiciones óptimas se multiplican hasta alcanzar

Figura 1. Marea roja.

concentraciones de miles de individuos por mililitros produciéndose el

“florecimiento” (blooming).

Sólo unas pocas de las miles de especies de algas que forman del plancton

marino, las que están asociadas con los florecimientos tóxicos o nocivos.

Dentro de estas especies están: Alexandrium gonyaulax, A. Protogonyaulax, A.

Excavata, A. Tamarense, A. Acatanella, A. Molinata, A. Polyedra, Gimnodinium

breve ( Ptychodiscus brevis), G. Veneficum, Pyrodinium bahamense,

Glenodinium foliaceaum , Exuviaella báltica y E. Manae –lebouriae

CAUSAS Y CONSECUENCIAS

La base de la cadena alimenticia en el mar son las plantas microscópicas

unicelulares o microalgas (fitoplancton); al coincidir diversos factores como

temperatura, salinidad, intensidad luminosa, aumento en la cantidad de

nutrientes, entre otros, se favorece que estas microalgas se multipliquen

rápidamente. Estos florecimientos de algas pueden colorear el agua, dando

como resultado el fenómeno que conocemos como “marea roja”. Muchos de

estos florecimientos no son nocivos y contribuyen grandemente a la fertilidad

de las zonas costeras, es decir, son un buen alimento para otros organismos;

sin embargo, algunos tienen efectos negativos sobre los niveles superiores de

la cadena alimenticia, provocando la muerte de organismos por taponamiento

de sus branquias y por la creación de condiciones con poca o nula

concentración de oxígeno (Esqueda & Gárate, 2009).

Algunos florecimientos son

causados por especies que

producen toxinas. Organismos

marinos como los moluscos

bivalvos (Fig. 2) (almeja, mejillón,

callo de hacha, etc.) acumulan

esas toxinas, lo que ocasiona

intoxicaciones de seres

humanos por consumo de estos

productos marinos.

Figura 2. Principales moluscos involucrados en la marea roja.

TOXINAS Y SINTOMATOLOGÍA

• Las toxinas paralizantes provocan una sensación de hormigueo,

entumecimiento de cara, cuello y manos, náuseas, vómito y muerte por paro

respiratorio en casos extremos.

• Las toxinas diarreicas provocan diarrea, náuseas, vómito y la exposición

crónica promueve la formación de tumores en el sistema digestivo.

• Las toxinas amnésicas provocan síntomas gastrointestinales como vómito,

diarrea y calambres; síntomas neurológicos como desorientación, náuseas,

vértigo, confusión y pérdida temporal de la memoria.

• Las toxinas neurotóxicas provocan escalofríos, dolor de cabeza, debilidad

muscular, náuseas, vómito y muerte por paro respiratorio en casos extremos.

• Las toxinas ciguatéricas provocan náuseas, entumecimiento y temblor de las

manos y pies, vómito y en casos extremos muerte por fallas respiratorias.

EFECTOS DE LA MAREA ROJA

Los efectos de las Mareas Rojas son habitualmente catastróficas, como la

mortalidad masiva de peces y otros organismos de hábitat marino. Las mareas

rojas pueden ser tóxicas, que producen mortalidad masiva de peces,

antropotóxicas, que afectan al hombre o ictioantropotóxicas, que afectan

ambos. Las mareas rojas notoxigénicas, pueden igualmente producir

mortalidad masiva de peces, por causas mecánicas, como el bloqueo de

branquias para la captación de oxígeno, lo que conduce a la muerte por asfixia,

o por la depleción de O2 disuelto en el agua, consumido para la mineralización

de la materia orgánica muerta del “bloom algal”, lo que equivaldría a la muerte

por anoxia.

Las toxinas marinas son un compuesto inofensivo para los mariscos, motivo

por el cual lo acumulan, por ello se les ha denominado a éstos, “Organismos

Transvectores”, tales como los moluscos filtradores (cholguas, choritos, choro

zapato, almejas, ostión, macha, lapas, berberecho, culengue, ostra, alas de

ángel, navajuelas, picorocos, y otros) y organismos gastrópodos (loco, caracol,

locate y palopalo). Algunos alimentos consumidos, pueden contener diferentes

tipos de toxinas, las cuales, gracias a su estructura proteica se desnaturalizan;

por lo que podemos modificar sus propiedades y su estructura, por efecto de la

cocción perdiendo así su efecto nocivo. Esto no sucede con las toxinas

producidas por la marea roja, que son de naturaleza no proteica y muy estable

por lo que el cocinado, ahumado, secado o salado no las destruye y no puede

predecirse por el aspecto del producto si el alimento es o no toxico.

LA BIOTECNOLOGÍA EN LA MAREA ROJA

La marea roja es una amenaza que se encuentra sobre todas las costas del

mundo, es por ello que se ha impulsado la búsqueda de mecanismos para

combatir sus efectos y mitigar los daños sociales y económicos que causa.

Actualmente se han desarrollado métodos para la detección de las toxinas que

la ocasionan y se trabaja en procedimientos para la detoxificación y antídotos,

basados en el uso de la biotecnología.

Con el propósito de reducir el daño ocasionado por las floraciones algales

nocivas (FAN), se requiere de estudios para establecer las causas probables

que las originan, así como sus efectos en los ecosistemas. Al mismo tiempo, el

desarrollo de tecnologías, es un elemento operacional necesario para el

manejo y disminución de los efectos de las FAN, con la finalidad de efectuar

una detección temprana en los ecosistemas de las densidades poblacionales

de las especies que las constituyen, ya que estos fenómenos generalmente

están constituidos por más de una especie. Llevando un registro de estos

fenómenos, y aplicando la biotecnología se puede establecer su periodicidad

y/o interrelación con algunos otros eventos naturales, permitiendo dar un paso

adelante en su predicción (Sellner et al., 2003)

TECNOLOGÍAS APLICADAS

RFPL

El polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP, por sus

siglas en inglés) fue una de las primeras técnicas moleculares usadas en

estudios de fitoplancton que, combinada con la técnica de reacción en cadena

de la polimerasa (PCR, por sus siglas en ingles), resulta ser más simple y

rápida en la obtención de resultados (Bruin et al., 2003). La técnica PCR-RFPL

ha sido usada para la identificación de marcadores genéticos específicos de

grupo y/o cepa en organismos del genero Alexandrium aislados de todo el

mundo; usando los genes de la subunidad pequeña del ARN ribosomal (SSU

rRNA, por sus siglas en ingles). Mediante esta metodología se han generado

marcadores taxonómicos y biogeográficos útiles para rastrear la dispersión

regional o global de poblaciones particulares. Con estas técnicas (RFLP y

PCR-RFLP) es posible encontrar numerosos polimorfismos entre cepas, tanto

en regiones codificantes como no codificantes, pero demanda mayor

experiencia técnica y tiempo para el desarrollo de un número suficiente de

marcadores polimórficos que otras técnicas basadas en la PCR como el

Polimorfismo del ADN Amplificado al Azar (RAPD, por sus siglas en ingles) y el

Polimorfismo en la Longitud de los fragmentos.

RAPDs

Se basan en el uso de cebadores cortos, únicos (8-10 bases), sintetizados de

manera aleatoria, para la amplificación de un promedio de 3 a 10 regiones de

ADN de forma simultánea, analizándose con base en la presencia-ausencia de

bandas de tamaño especifico. Esta técnica, cuyo costo y requerimientos

técnicos y de infraestructura son mínimos, ha sido ampliamente usada para el

estudio de poblaciones de diatomeas como cianobacterias de los géneros

Nodularia y Anabaena (Bolch et al., 1999a) y dinoflagelados tóxicos como

Gymnodinium catenatum (Bolch et al., 1999b) encontrando, en todos los casos,

altos niveles de variabilidad entre las poblaciones estudiadas. Sin embargo, la

desventaja de este método es su baja reproducibilidad y la dominancia de los

marcadores, por lo que no pueden calcularse frecuencias alélicas; debido a ello

esta metodología ha sido reemplazada por otras técnicas como AFLP.

DGGE

Las técnicas de electroforésis desnaturalizante en Gel de Gradiente (DGGE,

por sus siglas en ingles) y Polimorfismo Conformacional de Hebra Simple

(SSCP, por sus siglas en ingles) pueden detectar polimorfismo en pequeños

fragmentos producidos mediante la digestión de ADN genómico y/o

amplificación de segmentos específicos por PCR, que no es detectable

mediante RFPL. Estas técnicas fueron aplicadas al estudio de la variabilidad

genética (espacial y temporal) del dinoflagelado toxico Pfiesteria piscicida en

aguas costeras y estuarinas (Coyne et al., 2001). Aunque la resolución de

estas técnicas es alta, ambas presentan la desventaja de requerir de equipo

especializado de alto costo y, a diferencia de los RAPDS, se requiere de

información de la secuencia de nucleótidos de las regiones flanqueantes a los

segmentos de interés.

SINGLE CELL PCR

Un método nuevo, simplificado, para la diagnosis de FANs basado en la

secuenciación de ADNr, que integra procedimientos de extracción de ADN y

PCR en un solo tubo, y secuenciación directa de los productos sin purificar (Ki

et al., 2005) resuelve las ambigüedades taxonómicas de especies de

microalgas estrechamente relacionadas (Cochlodinium polykrikoides y

Alexandrium catenella), constituyendo un parte-aguas para el análisis

molecular de especies de dinoflagelados no cultivables. Una de las tendencias

metodológicas más recientes para el estudio de poblaciones de microalgas

toxicas es el uso de PCR en tiempo real para la rápida detección de especies

de interés en cultivos y muestras de campo (Bowers et al., 2001), obteniendo

resultados altamente sensibles y específicos. Sin embargo, las desventajas del

PCR en tiempo real radican en el costo del equipo y la necesidad de desarrollo

de sondas y cebadores especializados.

DISCUSIONES

No se conoce con exactitud por qué se produce la marea roja; una combinación

de factores biológicos, hidrográficos y meteorológicos pudieran explicar este

fenómeno. Algunos autores consideran que ha existido un aumento en la

frecuencia de episodios de marea roja, relacionados con una mayor

contaminación de las costas por productos orgánicos e hidrocarburos. Por otra

parte, no siempre se puede detectar cambio de coloración y algunas veces la

marea roja no se acompaña de toxicidad en los mariscos.

La presencia de la marea roja tóxica, la cual puede durar meses, además del

peligro que representa para el ser humano, tiene un gran impacto desde el

punto de vista, económico debido a la mortalidad en peces, la restricción de la

pesca y los límites a la exportación de productos del mar, por lo que los países

donde más se presenta la marea roja establecen programas de vigilancia

sanitaria y monitoreo periódico con el fin de prevenir intoxicaciones.

Actualmente la biotecnología juega un papel importante en el estudio de la

marea roja y para ello ha utilizado técnicas como PCR, entre otras, para buscar

posibles explicaciones de dicho suceso, a raíz de ello se ha encontrado

algunas propiedades medicinales.

CONCLUSIÓN

El fenómeno de la marea roja, es un evento natural que se presenta de manera

impredecible, por lo que es necesaria la existencia de programas de inspección

y monitoréo tanto de las especies productoras de toxinas como de los

moluscos de importancia comercial para evitar consumir las especies que la

autoridad sanitaria indique como riesgosas para la salud pública.

Gracias al apoyo de la biotecnología e bioingeniería se ha recurrido al

desarrollo nuevas tecnologías y puedan ser útiles a nivel industrial,

farmacéutico y de esa manera se puedan llevar a cabo programas de

monitoreo en el uso de equipos automatizados

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