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Karenia brevis

Karenia brevis es un organismo fotosintético unicelular microscópico del género Karenia . Es un dinoflagelado marino que se encuentra comúnmente en las aguas del Golfo de México . [1] Es el organismo responsable de las " mareas rojas de Florida " que afectan lascostas del Golfo de Florida y Texas en los EE. UU., y las costas cercanas de México . Se sabe que K. brevis viaja grandes distancias alrededor de la península de Florida y tan al norte como las Carolinas. [2]

Cada célula tiene dos flagelos que le permiten moverse a través del agua en un movimiento giratorio. K. brevis no tiene armadura y no contiene peridinina . Las células tienen entre 20 y 40  μm de diámetro. K. brevis produce naturalmente un conjunto de potentes neurotoxinas llamadas colectivamente brevetoxinas , que causan problemas gastrointestinales y neurológicos en otros organismos y son responsables de grandes muertes de organismos marinos y aves marinas. [3]

Historia

La clasificación de K. brevis ha cambiado con el tiempo a medida que se producen avances en la tecnología. [4]

Karenia brevis recibió su nombre en honor a la Dra. Karen A. Steidinger [5] en 2001, y anteriormente se conocía como Gymnodinium breve y Ptychodiscus brevis . Primero se denominó Gymnodinium brevis en 1948, pero luego se cambió a Gymnodinium breve , que se correlaciona con las pautas del Código Internacional de Nomenclatura Botánica. En 1979 se clasificó bajo el género Ptychodiscus y se denominó Ptychodiscus brevis ya que una nueva investigación mostró que encajaba mejor en este género debido a su morfología, bioquímica y ultraestructura. Luego, en 1989, los científicos acordaron que este organismo debería ser referido como su nombre original ( G. breve ). Luego se reclasificó y se transfirió al nuevo género Karenia , que se estableció en la Universidad de Copenhague en 2000.

Karenia brevis fue identificada por primera vez en Florida en 1947, pero los informes anecdóticos en el Golfo de México se remontan a la década de 1530. [1] [6] Se sabe que ocurren brotes de K. brevis desde los exploradores españoles de los siglos XV y XVI, como lo documentaron exploradores españoles como Cabeza de Vaca. [ cita requerida ] Estos exploradores notaron grandes muertes de peces que se asemejan a las muertes masivas que se ven en la actualidad debido a K. brevis . CC Davis confirmó que estas muertes masivas se debieron a K. brevis en 1948. [7]

Ecología y distribución

Karenia brevis tiene un rango óptimo de temperatura de 22 a 28 °C (72 a 82 °F), [8] un rango óptimo de salinidad de 25 a 45 unidades prácticas de salinidad (PSU), [9] se ha adaptado a "entornos de baja irradiancia" y puede utilizar compuestos orgánicos e inorgánicos de nitrógeno y fósforo para sobrevivir. [10] En su entorno normal, K. brevis se moverá en la dirección de mayor luz [11] y en contra de la dirección de la gravedad, [12] lo que tenderá a mantener al organismo en la superficie de cualquier cuerpo de agua en el que esté suspendido. La velocidad de natación de K. brevis es de aproximadamente un metro por hora [13] y el organismo se puede encontrar durante todo el año en las aguas del Golfo de México en concentraciones de ≤ 1000 células por litro. [2]

Los científicos no han podido determinar un rango geográfico definitivo específicamente para K. brevis porque es difícil separarla de las otras diez especies de Karenia , pero K. brevis es la especie más común que se encuentra en el Golfo de México. [14]

Karenia brevis es el agente causal de la marea roja , que ocurre cuando el organismo se multiplica a concentraciones más altas de lo normal. Durante estos eventos, el agua puede adquirir una coloración rojiza o rosada, lo que le da a estas explosiones en la población de K. brevis el nombre de marea roja de Florida. Estas floraciones de algas causadas por K. brevis producen brevetoxinas, que pueden resultar en impactos ecológicos significativos a través de la muerte de un gran número de animales marinos y aves, incluidos mamíferos marinos. [15] Se sabe que ocurren muertes de peces a gran escala debido a estas mareas rojas de Florida causadas por K. brevis . Las especies de peces a lo largo de la cadena alimentaria se ven afectadas, hasta grandes especies depredadoras como tiburones, así como especies típicas del consumo humano. [2]

Un investigador ha afirmado que "no existe una única hipótesis que pueda explicar las floraciones de  K. brevis   a lo largo de la costa oeste de Florida". [10] Sin embargo, como la mayoría de las algas, su aparición y supervivencia depende de una variedad de factores en su entorno, incluida la temperatura del agua, la salinidad, la luz y los nutrientes/compuestos presentes en el agua. [10] Sin embargo, se sospecha que el uso abundante de fertilizantes en las áreas costeras circundantes, así como la escorrentía de fertilizantes de granjas más distantes, transportada por los ríos, podrían tener un impacto en el crecimiento de las algas.

En condiciones favorables, los dinoflagelados productores de toxinas, como K. brevis , proliferan y crecen hasta alcanzar altas concentraciones, un fenómeno conocido como "floración algal nociva" o "FAN". Si bien existen muchos tipos diferentes de estas FAN y sus efectos pueden variar, K. brevis es el agente causante de las mareas rojas de Florida. Debido a la toxina que produce K. brevis , estas mareas rojas pueden ser perjudiciales para la vida marina e incluso pueden afectar a las poblaciones humanas a lo largo de las costas donde se producen. [16]

Impacto en la salud y las actividades humanas

En las zonas donde K. brevis se encuentra en niveles normales de población, no se sabe que el organismo cause daño a la salud humana. Es solo en épocas de crecimiento descontrolado de la población, lo que resulta en floraciones de algas nocivas, cuando el organismo es motivo de preocupación para la salud y las actividades humanas. [15] No se puede decir lo mismo de los mariscos cosechados y consumidos en estas áreas de floración de algas. Las brevetoxinas liberadas por K. brevis se pueden encontrar en la carne de los mariscos durante las mareas rojas de Florida, lo que puede causar una afección conocida como intoxicación neurotóxica por mariscos (NSP) en humanos. Aunque no se han registrado muertes humanas por NSP, el envenenamiento provoca náuseas, vómitos y una variedad de síntomas neurológicos. [17] Además de la NSP, se cree que los efectos sobre la salud humana durante la marea roja de Florida se limitan a la irritación respiratoria y ocular en personas susceptibles en el agua o cerca de la costa de las áreas impactadas por la marea roja, y la irritación de la piel directamente expuesta a las aguas de la marea roja de Florida. Las personas con afecciones respiratorias preexistentes, como asma, enfisema o EPOC, pueden ser más susceptibles a sufrir daños por la irritación respiratoria causada por K. brevis y se les puede recomendar que se mantengan alejadas de las zonas costeras durante los períodos de marea roja de Florida. [15]

Las explosiones masivas incontroladas de poblaciones de K. brevis que dan lugar a la marea roja de Florida también tienen un impacto financiero significativo en las zonas costeras afectadas. La principal fuente de generación de ingresos en muchas de las comunidades afectadas por las mareas rojas de K. brevis es el turismo. Durante los períodos de mareas rojas, esta importante fuente de ingresos suele perderse para las comunidades costeras afectadas de Florida, a menudo en una escala de decenas de millones de dólares. [18]

Se sabe que este protista en particular es perjudicial para los seres humanos, los peces grandes y otros mamíferos marinos. Se ha descubierto que la supervivencia del coral escleractinio se ve afectada negativamente por la brevetoxina. El coral escleractinio muestra tasas de respiración reducidas cuando hay una alta concentración de K. brevis . [3]

Efecto deKarenia brevissobre el medio ambiente

Manatí de Florida

Las brevetoxinas son un grupo de compuestos neurotóxicos liberados por K. brevis . En altas concentraciones, estas brevetoxinas pueden ser letales para peces, mamíferos marinos y aves. [19] [20] Las brevetoxinas también representan una amenaza para los corales. [21]

Las floraciones de marea roja causan grandes muertes de peces cerca de la costa. [22] Las aves playeras también pueden infectarse con brevetoxinas al consumir pescado. [23] Por lo tanto, las floraciones de marea roja pueden tener efectos de gran magnitud que afectan a todo el ecosistema. Además, los peces y mariscos infectados representan una amenaza para la industria pesquera y la economía. [20] [22]

También se ha descubierto que las mareas rojas de K. brevis son un factor significativo en la mortalidad de múltiples especies de tortugas marinas. [24] Específicamente, las tortugas lora, las tortugas bobas, las tortugas verdes y las tortugas carey, particularmente a lo largo de la costa oeste de Florida. [24] Dado que la marea roja es una de las principales causas de varamiento de tortugas marinas, contribuye a la vulnerabilidad de esta especie en peligro de extinción. [24]

Las floraciones de K. brevis plantean otros riesgos letales para la salud de los animales marinos como los manatíes. La aparición prolongada de floraciones de marea roja en el Golfo de México se ha asociado con casos importantes de mortalidad en las poblaciones de manatíes [25] . Las brevetoxinas pueden debilitar el sistema inmunológico de los manatíes, lo que los hace más propensos a contraer otras enfermedades. [25] Además, la brevetoxina se ha correlacionado con el estrés oxidativo en los manatíes. [25]

En general, las brevetoxinas tienen graves efectos sobre la vida silvestre, y aún no se comprenden plenamente sus múltiples y complejos efectos sobre ecosistemas marinos enteros.

Detección y seguimiento

Los métodos tradicionales para la detección de K. brevis se basan en la microscopía o el análisis de pigmentos. Estos métodos requieren mucho tiempo y, por lo general, requieren un microscopista experto para su identificación. [26] La identificación basada en cultivos es extremadamente difícil y puede llevar varios meses.

Los métodos tradicionales de detección y monitoreo de floraciones de K. brevis a partir de mediciones de campo requieren mucho trabajo y tienen limitaciones prácticas para lograr una detección o monitoreo en tiempo real. El "Brevebuster" es un instrumento desplegable que puede desplegarse en vehículos submarinos automatizados o en plataformas estacionarias que pueden detectar ópticamente las mareas rojas de Florida. [6] Por lo tanto, se ha desarrollado un enfoque molecular basado en PCR en tiempo real para la detección sensible y precisa de células de K. brevis en entornos marinos. [27] Se ha desarrollado un ensayo de amplificación basada en secuencia de ácidos nucleicos en tiempo real (NASBA) para la detección de ARNm de rbcL de K. brevis . NASBA es sensible, rápido y efectivo, y puede usarse como un método adicional o alternativo para detectar y cuantificar K. brevis en el entorno marino. [28]

Otra técnica para la detección de K. brevis es la espectroscopia de longitud de onda múltiple, que utiliza un examen basado en modelos de espectros UV-vis. [29] También se han desarrollado métodos de detección mediante espectroscopia satelital. [30] [31] Las imágenes satelitales del sensor de color del océano del Espectrómetro de Imágenes de Resolución Media (MERIS) y del Espectrorradiómetro de Imágenes de Resolución Moderada (MODIS), identifican a K. brevis haciendo uso de su fluorescencia de clorofila y características de baja retrodispersión. [32] [33] [34] Además de los métodos de detección de células de K. brevis , se han desarrollado el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y la espectrometría de masas por cromatografía líquida (LCMS) para detectar brevetoxina en mariscos, [6] [35] son ​​más sensibles que el bioensayo estándar en ratones y, a partir de 2008, la Conferencia Interestatal de Saneamiento de Mariscos los estaba considerando para su uso reglamentario.

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Lectura adicional

Enlaces externos