Identificada una nueva especie de microalga verde en el interior de São Paulo, Brasil

Este descubrimiento, publicado en la revista Taxon, derivó en la reclasificación filogenética del género Nephrocytium

Por Janaína Simões  |  Agência FAPESP – Un grupo encabezado por investigadoras del Laboratorio de Ficología de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en el estado de São Paulo, Brasil, descubrió una nueva especie de microalga verde en un embalse ubicado en el noroeste de dicho estado. Este descubrimiento redundó también en el reposicionamiento de las microalgas del género Nephrocytium en un orden de otra clase taxonómica, y en la descripción de una nueva familia en la que estas se encuadran, un proceso al que los científicos denominan reclasificación filogenética.

Las microalgas verdes viven en agua dulce y, junto con las de agua salada, son las responsables de la producción de más del 80 % del oxígeno existente en la atmósfera. Se las considera productoras primarias y, por ende, forman la base de la cadena alimentaria del ambiente acuático. Asimismo, cuentan con un gran potencial de aplicación comercial, para la producción de biodiésel, por ejemplo.

La nueva especie de microalga verde fue hallada en el lago de un pesquero llamado Muritiba, cuya cabecera se ubica cerca de la ciudad paulista de Tupã. Se la aisló en 2014 y se encontraba en la Colección de Cultivos de Microalgas de Agua Dulce de la Universidad Federal de São Carlos (CCMA-UFSCar), iniciada en el año 1977 por el profesor Armando Augusto Henriques Vieira, al comienzo de su carrera docente en el Departamento de Botánica de la UFSCar. Se trata de uno de los mayores y más antiguos bancos de microalgas de agua dulce del mundo, con alrededor de 800 cepas depositadas y preservadas para la realización de estudios que puedan derivar en su aprovechamiento comercial, entre otras posibilidades.

A la microalga descubierta se le dio el nombre de Nephrocytium vieirae, en honor a Henriques Vieira, quien se jubiló y ahora es profesor sénior de la referida universidad. La investigación que la identificó contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de diversos proyectos (11/50054-4, 12/19520-1, 13/17457-3, 13/18083-0 y 16/07089-5), que le permitieron al equipo de investigación recolectar muestras en más de 300 puntos situados en embalses, charcas, lagunas y otros sitios, para cubrir así las 22 zonas hidrográficas del estado de São Paulo, entre otras acciones.

Tras la recolección, realizada por varios grupos de científicos bajo la supervisión de Henriques Vieira, los investigadores aislaron el material in vivo y procedieron a su identificación morfológica, en la cual se observa su formato. Durante este procedimiento, se identificó y se aisló un alga con un morfotipo similar a Nephrocytium. Los morfotipos son ejemplares con variaciones morfológicas pertenecientes a una misma especie.

Inessa Lacativa Bagatini, en la actualidad docente del Departamento de Botánica de la UFSCar, quien en aquel momento realizaba un posdoctorado bajo la supervisión de Henriques Vieira, limpió la cepa de la microalga, retirándole contaminantes tales como hongos y bacterias, y secuenció un marcador molecular.

Para la secuenciación, se produce una pequeña cantidad de biomasa con el objetivo de extraerle su ADN, que se somete al test de PCR (reacción en cadena de la polimerasa) para la amplificación de los marcadores moleculares de interés que luego se secuencian. Aunque el marcador en cuestión posicionó a la cepa junto al género Nephrocytium, sugería la posibilidad de que fuera de otra especie.

En aquel momento también, Thaís Garcia da Silva, la primera autora del estudio, estaba estudiando distintos morfotipos de algas durante su doctorado. La investigadora secuenció otros marcadores del grupo, realizó la microscopía óptica para analizar la forma y sometió la muestra de la microalga a microscopía electrónica de transmisión (una técnica que permite cortar las células y visualizar los orgánulos) y de barrido (para ver la superficie celular). Para la microscopía electrónica contó con la ayuda de la investigadora Naiara Carolina Pereira Archanjo, también del Departamento de Botánica de la UFSCar, quien cursaba también entonces su doctorado.

Garcia da Silva y Lacativa Bagatini contaron también con la colaboración de la investigadora Lenka Štenclová, de la University of South Bohemia (República Checa), para la obtención de marcadores moleculares de una especie de Nephrocytium no disponible en la CCMA-UFSCar. La unión de todos esos datos permitió confirmar que la secuencia de ADN obtenida para la cepa aislada era distinta a la secuencia de otras especies ya descritas. “En diversas situaciones, la morfología de las microalgas es muy parecida, por eso solamente mediante el uso de marcadores moleculares es posible definir si se trata de una nueva especie o no, tal como sucedió en esta investigación”, explica Garcia da Silva.

La etapa siguiente consistió en montar el árbol filogenético para Nephrocytium vieirae. La filogenia cuenta la historia evolutiva de una especie, organizando a los seres según sus categorías taxonómicas jerárquicas, tales como reino, filo, clase, orden, familia, género y especie. Se utiliza el árbol filogenético para representar esa historia, y esto se asemeja en buena medida a los árboles genealógicos que muestran las ascendencias familiares.

“Cuando fuimos a montar el árbol filogenético, verificamos que el género al cual esta pertenecía se encontraba ubicado en otra clase, tal como se lo venía sugiriendo en estudios recientes”, comenta Garcia da Silva. En esa etapa de la investigación, se comparó a la microalga en estudio con otras de todas las familias presentes en el orden Sphaeropleales, en donde esta se ubica, y se concretó una revisión de todos los artículos científicos en donde se menciona la existencia del género Nephrocytium.

La reclasificación filogenética

Con el descubrimiento de la nueva especie y el trabajo de clasificarla correctamente en cuanto a su clase, su orden y su familia, las investigadoras detectaron diversas características que no permitían mantener a esas microalgas del género Nephrocytium en la clase Trebouxiophyceae, en el orden de las Chlorellales y en la familia de las Oocystaceae, tal como constaba en la literatura científica. Con base en los datos obtenidos en los distintos análisis que realizaron, propusieron crear una nueva familia: Nephrocytiaceae, que pasó a pertenecer a la clase Chlorophyceae y al orden de las Sphaeropleales.

Estos descubrimientos se detallaron en un artículo publicado en la revista Taxon, de la Asociación Internacional para la Taxonomía de Plantas (IAPT). Aparte de Garcia da Silva, la principal autora, y de Lacativa Bagatini, firman el texto Lenka Štenclová y Naiara Pereira Archanjo.

Tal como lo describen en ese trabajo, a las microalgas de la familia Nephrocytiaceae, como la recién descubierta Nephrocytium vieirae, puede distinguírselas de otros linajes de organismos clasificados en el orden Sphaeropleales por su combinación de rasgos morfológicos característicos, por exhibir una superficie celular lisa, por su reproducción asexuada vía liberación de autoesporas, por diferencias en la ultraestructura (la estructura detallada que se observa mediante microscopía electrónica) y por los datos moleculares. Estas características corroboraron la reclasificación filogenética e hicieron posible la descripción de una nueva familia.

Otros registros de la nueva especie

Con base en la publicación de estos resultados, será posible que científicos de Brasil y de otros países empleen los marcadores moleculares que se aplicaron en este estudio para verificar si la especie que encontraron es Nephrocytium vieirae. “La morfología de la especie Nephrocytium lunatum es muy parecida a la recién descubierta en Tupã. Si alguien recolectó una Nephrocytium y no efectuó el análisis filogenético molecular, muy probablemente afirmó que es una Nephrocytium lunatum. Con la difusión de nuestros resultados, que muestran que actualmente contamos con ese marcador de referencia, quizá sea posible hallar microalgas de esta nueva especie en otros países donde hayan aplicado la secuenciación masiva”, comenta Lacativa Bagatini.

La secuenciación masiva es una de las dos maneras de realizar estudios de microalgas. Mediante la aplicación de este procedimiento, se recolectan varias muestras, se las secuencia todas juntas, sin observar la morfología, y se compara el resultado con la secuenciación de otros organismos existente en bancos de datos. “En caso de que no se logre hallar una correspondencia, se la ubica en el género o en el grupo taxonómico más cercano”, explica Lacativa Bagatini. La otra forma consiste en recolectar y efectuar el análisis morfológico y molecular de cada organismo.

El hecho de contar con una clasificación correcta resulta esencial no solamente para que los investigadores sigan adelante con sus estudios, sino también para la industria y para las aplicaciones biotecnológicas en general. “Si se está estudiando una especie para producir un remedio contra el cáncer, por ejemplo, y se pretende estudiar otras especies que puedan producir un algo más del referido compuesto, se buscará una especie que sea filogenéticamente cercana”, ejemplifica Lacativa Bagatini. Según la investigadora, si la clasificación taxonómica no es la correcta, las posibilidades de seleccionar organismos que no exhiben las características anheladas serán grandes.

La colección de microalgas de la UFSCar

La nueva microalga integra un banco formado con base en un trabajo que empezó en el mar. En 1970, Armando Augusto Henriques Vieira era un estudiante de la carrera de grado de biología en la Universidad de São Paulo (USP) y fue a hacer una pasantía en el Instituto Oceanográfico (IO-USP), trabajando en la organización de un banco de fitoplancton marino. Allí aprendió a aislar a las microalgas marinas y logró montar un banco con alrededor de cien cepas. Trabajó en el IO-USP hasta 1977, cuando se trasladó a São Carlos.

En la UFSCar empezó a trabajar con un banco de microalgas de agua dulce, el tema de estudio que hizo suyo tras una clase sobre estos organismos aún durante su carrera de grado. Inicialmente, el banco de la UFSCar se puso en marcha con recolecciones realizadas en los alrededores de la universidad, y luego se fue expandiendo hacia otras áreas del estado, cuando Henriques Vieira obtuvo más financiamiento para realizar sus investigaciones. “Logramos mejorar la calidad del banco en el transcurso del tiempo, y hace alrededor de cuatro años implementamos un sistema de criogenia, en el cual conservamos las microalgas congeladas en nitrógeno líquido”, comenta.

El banco de microalgas ya ha ofrecido organismos para diversos usos: para investigaciones sobre biodiésel, para la realización de pruebas de sistemas de tratamiento de aguas de piscinas, para proyectos de investigación de diversas instituciones de Brasil, para alumnos con proyectos de maestría y doctorado e incluso para proyectos de estudiantes de la enseñanza media. “La demanda siempre ha sido pequeña, pero ha crecido en los últimos años debido a sus potenciales empleos”, consigna el investigador.

Con su jubilación, Henriques Vieira le cedió la curaduría del banco de microalgas a la profesora Inessa Lacativa Bagatini. “Pero seguí colaborando y pretendo regresar y mantener mi apoyo cuando la pandemia me lo permita”, dice el profesor. “Hay mucho material recolectado en el banco que aún debe estudiarse”, añade.

¿Y sobre la distinción de la que fue objeto al ponerle su nombre a una microalga? “Me sentí honrado, y les agradezco a ellas”, resume tímidamente el investigador, quien no pudo firmar el artículo, pese a haber sido el supervisor del equipo, a causa de esa honra. “He tenido suerte: he tenido alumnos muy buenos que actualmente están trabajando acá y en el exterior”, culmina.

Puede leerse el artículo intitulado Revised phylogenetic position of Nephrocytium Nägeli (Sphaeropleales, Chlorophyceae), with the description of Nephrocytiaceae fam. nov. and Nephrocytium vieirae sp. nov en el siguiente enlace: onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/tax.12560.