Quists de resistència i períodes de latència

L’estiu del 2023 ens vam quedar bocabadats amb la notícia de cucs ressuscitats després de 46.000 anys congelats en el permagel siberià. Si bé es podria pensar que el plàncton no pot igualar aquest rècord de longevitat en estadis de repòs, la realitat supera les expectatives. A mesura que es desplaça a la deriva per un món en constant canvi, el plàncton suporta fluctuacions de nutrients, de temperatura i les amenaces dels depredadors. Davant d’aquesta adversitat, sorgeixen estratègies de supervivència notables, com ara la latència i la formació de quists de resistència.

Bacteris dorments: mestres de l’adaptació

Els bacteris, reis suprems en l’adaptació, han prosperat durant milers de milions d’anys i han colonitzat tots els nínxols concebibles de la Terra, inclosos els ambients extrems de les profunditats marines. A diferència d’alguns integrants del fitoplàncton i del zooplàncton que formen quists, no es creu que la majoria dels bacteris utilitzin aquesta estratègia específica. No obstant això, no sucumbeixen simplement a les condicions adverses. De fet, els bacteris posseeixen un arsenal de tàctiques de supervivència molt ampli. Quan s’enfronten a una limitació de nutrients, a temperatures extremes, o a altres factors estressants, alguns entren en un estat similar a la latència. Els seus processos metabòlics es redueixen significativament, però romanen vius i poden reprendre el creixement potencialment quan les condicions milloren. A diferència dels quists veritables, no desenvolupen una paret cel·lular engrossida, sinó que simplement es tornen metabòlicament inactius. Tanmateix, algunes espècies bacterianes marines formen quists i d’altres, especialment les que pertanyen al fílum Bacillota, poden formar endòspores. Es tracta d’estadis dorments altament resistents amb una capa externa gruixuda que els permet suportar condicions extremes durant períodes extremadament llargs. Potser el rècord de durada en estat de vida suspesa correspon a alguns bacteris de sediments profunds del Pacífic Sud, “ressuscitats” després de 100 milions d’anys. Sorprenentment, la majoria dels bacteris reviscuts respiraven oxigen, i fins i tot se’n va trobar un que era capaç de captar i fer servir la llum solar. Aquest bacteri, anomenat Chroococcidiopsis, és tan increïblement resistent que s’ha suggerit per a la terraformació de Mart.

Si bé entenem algunes estratègies de latència bacteriana, encara queda molt per descobrir i cal explorar tota la diversitat d’estratègies de latència en els diferents grups bacterians. Actualment, els investigadors estudien activament els mecanismes que utilitzen els bacteris per entrar i sortir de la latència.

Fitoplàncton: el poder del quist

El fitoplàncton està format pels productors primaris del món aquàtic i abasta una gamma diversa d’algues microscòpiques. Algunes espècies, com els dinoflagel·lats i les diatomees, entre d’altres, poden transformar-se en un estat latent quan les condicions ambientals es tornen desfavorables. Aquesta transformació implica la formació d’una closca protectora resistent, o quist, al voltant de la cèl·lula de l’organisme. Dins d’aquest quist, els processos vitals del fitoplàncton es redueixen dràsticament, cosa que els permet entrar en un estat de vida suspesa. Aquesta adaptació els protegeix de condicions dures, com l’escassetat de nutrients, les temperatures extremes o la llum solar intensa. Es creu que aquests quists són especialment importants per iniciar creixements massius d’algues nocives, ja que, quan s’exposen a règims de llum i a nivells de nutrients específics, els quists s’obren i emergeix una nova generació d’algues.

Quist de resistència de dinoflagel·lat - Imatge Albert Calbet

Zooplàncton: sentinelles silenciosos de la columna d’aigua

El zooplàncton no està exempt dels reptes d’un ambient fluctuant. Mentre que alguns organismes es reprodueixen ràpidament per mantenir els nivells de població, d’altres, com els rotífers, els copèpodes i els cladòcers adopten una estratègia similar a la del fitoplàncton: formen ous de resistència o entren en etapes de diapausa. Aquestes estratègies permeten al zooplàncton sobreviure a períodes d’adversitat, com l’escassetat d’aliment o temperatures desfavorables. En essència, actuen com a sentinelles silenciosos que romanen latents als sediments o a la columna d’aigua, esperant el moment oportú per despertar-se. Vegem com actuen cadascun:

• Rotífers: veritables meravelles microscòpiques de la latència, moltes espècies produeixen ous de resistència tancats en una closca quitinosa resistent. Aquests ous poden suportar condicions dures com la sequera, temperatures de congelació i fins i tot la dessecació completa del seu cos, entrant en un estat de latència que tolera l’absència total d’aigua. Quan tornen les condicions favorables, els ous esclaten, i alliberen nous rotífers a la columna d’aigua. 
• Copèpodes: aquests petits crustacis també utilitzen etapes de latència per a la supervivència. Quan s’enfronten a condicions desfavorables, produeixen ous de resistència o de diapausa que s’enfonsen fins al sediment. Encapsulats en una closca protectora, aquests ous poden fer eclosió en la següent estació favorable o romandre latents durant anys, activant-se amb l’augment de les temperatures o amb règims de llum específics. Aquest procés és clau per mantenir la successió natural d’espècies a sistemes costaners. Algunes espècies de copèpodes, especialment els copèpodes grossos de les aigües polars, com els del gènere Calanus, no completen tot el seu cicle vital durant la temporada d’estiu, sinó que entren en un estat latent (diapausa) a les aigües glacials profundes fins que s’apropa el següent estiu.
• Cladòcers: aquests peculiars membres del zooplàncton, comunament coneguts com a puces d’aigua produeixen ous de resistència envoltats d’una closca quitinosa anomenada efipi. Aquests efipis solen estar adornats amb espines o ganxos, cosa que els permet adherir-se a plantes aquàtiques o altres objectes submergits. Aquesta estratègia garanteix la supervivència dels ous durant els durs mesos d’hivern o els períodes de sequera, i l’eclosió es produeix quan milloren les condicions. Aquest temps de supervivència en letargia pot ser molt llarg; per exemple, s’ha aconseguit fer eclosionar efipis de Daphnia pulicaria (un cladòcer d’aigua dolça) a partir de sediments del South Central Lake (EUA) amb una antiguitat de més de 600 anys!, cosa que significa que els cladòcers que van produir aquests ous van néixer anys abans que Cristòfor Colom. Per tot plegat, podem afirmar que són els ous de crustacis reactivats amb èxit més antics mai descoberts!

La presència d’estadis de repòs en les poblacions de zooplàncton, incloent-hi altres grups no esmentats aquí, subratlla la seva notable capacitat per adaptar-se i prosperar en un entorn en constant canvi. Aquestes fases dorments asseguren la resiliència d’aquests herbívors crucials, mantenint el delicat equilibri dins de la intricada xarxa tròfica dels nostres ecosistemes aquàtics.

Daphnia pulex mostrant ous normals, esquerra, i efipis, dreta. Imatge Albert Calbet

Més enllà de la supervivència: els beneficis de les etapes de resistència

Els quists de resistència ofereixen més que la simple supervivència als organismes dels ecosistemes aquàtics. També actuen com una mena de banc de llavors, ja que poden ser transportats per corrents a grans distàncies. Això permet la dispersió d’espècies i la colonització de nous hàbitats. Aquest mecanisme de dispersió és particularment important per a les espècies de fitoplàncton. Imagineu aquests quists com petites barquetes que transporten organismes vitals cap a noves fronteres i garanteixen la salut dels nostres oceans i dels sistemes d’aigua dolça.

Una finestra al passat: indicadors ambientals

Els quists de resistència actuen com a registre històric dins dels sediments. La seva presència i abundància poden revelar informació valuosa sobre les condicions ambientals del passat. Analitzar el tipus i les quantitats de quists presents als sediments, els científics poden reconstruir patrons climàtics passats, nivells de nutrients i fins i tot règims de salinitat. Aquesta informació és crucial per comprendre com els ecosistemes aquàtics han respost als canvis ambientals passats i ens pot ajudar a predir com podrien respondre als canvis futurs associats al canvi climàtic.

En conclusió, les diverses estratègies de latència emprades pel plàncton dibuixen una imatge notable de resiliència i adaptació en el món microscòpic. Aquestes estratègies asseguren la supervivència d’aquests organismes essencials en un entorn en constant canvi i juguen un paper crucial en el manteniment de la salut i la diversitat dels nostres ecosistemes aquàtics. En continuar desentranyant els misteris de la latència en el plàncton, obtenim una comprensió més profunda sobre la complexitat de la xarxa tròfica que sustenta els oceans i els sistemes d’aigua dolça del nostre planeta.