La paradoxa del plàncton

Durant dècades els científics han estat perplexos per l’anomenada paradoxa del plàncton, per la qual milers d’espècies de plàncton, malgrat tenir necessitats similars i competir pels mateixos recursos, conviuen a l’oceà.

En aquest context, les teories tradicionals, com el principi d’exclusió competitiva, que suggerien que només una espècie hauria de dominar, cosa que comportaria l’extinció de totes les altres, no eren vàlides. Per contra, per ajustar-se a la realitat es va proposar la hipòtesi “Mata el guanyador”. Es tracta d’una idea fascinant en ecologia microbiana perquè suggereix que les espècies més dominants en una comunitat microbiana sovint són atacades per depredadors, virus o paràsits específics. Essencialment, la nova hipòtesi planteja que quan una espècie esdevé massa abundant, es torna més vulnerable a la depredació o al parasitisme, fet que ajuda a mantenir la biodiversitat dins de l’ecosistema.

En resum el mecanisme seria el següent: els “guanyadors”, com els atletes olímpics, són ràpids i eficients, però amb vulnerabilitats exposades pel seu propi èxit, mentre que els virus i altres depredadors, com si fossin astuts ninges, exploten aquestes debilitats. Així, a mesura que els “guanyadors” creixen en nombre, els seus encontres amb virus augmenten, cosa que condueix a taxes d’infecció més altes i a la mort, amb el consegüent control de la població. Això permet als "no guanyadors" o “defensors” de creixement més lent —que inverteixen en defenses més fortes com ara parets cel·lulars més gruixudes o mecanismes de resistència— prosperar en l’espai i en els recursos deixats vacants pels “guanyadors” controlats per virus o altres depredadors o paràsits. D’aquesta manera es crea un equilibri dinàmic on cap espècie domina, de manera que es fomenta la increïble diversitat observada a la comunitat planctònica.

A més de mantenir controlades les espècies de plàncton dominants, la depredació o el parasitisme ajuden a promoure la diversitat d’espècies, impedint que cap espècie acapari l’ecosistema. Aquest fet, al seu torn, contribueix a l’estabilitat i a la resiliència de l’ecosistema i garanteix que si una espècie disminueix dràsticament, això no tingui efectes catastròfics per a tota la comunitat.

D’altra banda, la regulació de les poblacions planctòniques mitjançant el mecanisme “Mata el guanyador” també optimitza els processos de reciclatge dels nutrients, millorant així la productivitat de l’oceà i donant suport a la vida marina. De fet, la pressió constant de depredació pot impulsar adaptacions evolutives a les espècies planctòniques i conduir així a l’aparició de trets que en milloren la supervivència i redueixen la susceptibilitat a la depredació o al parasitisme al llarg del temps.

La hipòtesi “Mata el guanyador” no només és rellevant per a les profunditats de l’oceà. Aborda dinàmiques similars en altres ecosistemes, inclòs el microbioma de l’intestí humà. Si bé el medi intestinal normalment ofereix protecció física contra els virus, els principis de “guanyadors” i “defensors” encara poden tenir un paper important en la configuració de les diverses comunitats microbianes que tenim dins. Per exemple, certs bacteris intestinals poden prioritzar el creixement ràpid i la producció d’energia, mentre que d’altres inverteixen en la resiliència i la funció immunitària. Entendre aquestes dinàmiques ens pot ajudar a desenvolupar millors estratègies per mantenir la salut intestinal i tractar les malalties que hi estan relacionades.

Si bé la hipòtesi “Mata el guanyador” ofereix una explicació convincent, no està exempta de complexitats i problemes. Per exemple, diferents tipus de virus, amb cicles de vida variables, estan enfocats a “guanyadors” i “defensors” específics de maneres úniques. Alguns virus envaeixen i exploten els seus hostes immediatament (virus lítics), mentre que altres s’integren al genoma de l’hoste i es repliquen més tard (virus lisògèns). Pel que fa a altres depredadors, com ara els protozous, també pot haver-hi una selecció cap a preses particulars, no necessàriament les més abundants, cosa que contradiu la hipòtesi. A més, el model considera escenaris no del tot reals i no té en compte l’espectre complet de factors ambientals —com la temperatura, la llum i la disponibilitat de nutrients— que poden influir en aquestes interaccions.

Entre les hipòtesis alternatives destaquen la d’“Aprofita’t del guanyador”, que suggereix que en lloc de la matança directa, els virus lisògèns infecten els hostes abundants i, alhora que s’instal·len en el genoma de l’hoste per reduplicar-se en un futur, els protegeixen d’altres virus, de manera que contribueixen a la seva persistència; la hipòtesi de “partició de recursos i diferenciació de nínxols”, que posa èmfasi en les espècies que ocupen nínxols distints amb una utilització específica de recursos, de manera que explica la coexistència sense invocar el control viral; o la hipòtesi dels “models neutres”, que proposa que les fluctuacions aleatòries i els esdeveniments fortuïts tenen un paper important en la configuració de les comunitats planctòniques, no necessàriament la selecció preferencial mediada per virus.

Potser la teoria més contrastant és la que afirma que el plàncton més dèbil és més susceptible a la depredació, com passa en animals més grans. Aquesta hipòtesi, que podríem anomenar “Mata el perdedor”, proposa que la depredació d’organismes més grans com el zooplàncton se centra preferentment en individus de plàncton més dèbils i estressats o malalts. Això podria ser degut a diversos factors, com ara:

• capacitat de natació reduïda: El plàncton estressat pot tenir menys energia per al moviment, cosa que el fa una presa més fàcil.
• deficiències de nutrients: Les deficiències poden debilitar les parets cel·lulars i les defenses i, per tant, fer-les més vulnerables al dany físic.
• canvis en els senyals químics: El plàncton estressat pot emetre senyals químics diferents que atrauen els herbívors.

En eliminar selectivament els individus més dèbils, la depredació pot crear oportunitats perquè prosperin les espècies de plàncton de creixement més lent però més resilients. Aquest mecanisme, com la hipòtesi “Mata el guanyador”, ajuda a explicar la coexistència de diverses comunitats de plàncton malgrat les limitacions de recursos compartits. De fet, totes les hipòtesis ofereixen explicacions plausibles per a la diversitat del plàncton i destaquen diferents pressions de selecció a l’ecosistema. No són per força mútuament excloents i podrien funcionar conjuntament, amb virus i herbívors per exemple, impactant les comunitats de plàncton de maneres complexes. No obstant això, és evident que es necessita més investigació per comprendre completament la importància relativa i la interacció d’aquests mecanismes en la configuració de la diversitat del plàncton en diferents entorns.

Nota:

Les imatges d’aquest article han estat generades per IA per Albert Calbet.