Nutrición y Tipos de Cianobacterias: Impacto en la Acuicultura y la Calidad del Agua
El término "alga" abarca una amplia diversidad de organismos, desde células individuales hasta organismos multicelulares de 70 metros de longitud. Son organismos fotosintetizadores, esto quiere decir que utilizan la luz para fabricar materia orgánica.
Uno de los principales problemas de la calidad del agua es el aumento progresivo de la contaminación y la eutrofización de los medios acuáticos. Además, se detalla que solo el 5% de las aguas residuales urbanas e industriales de la región recibe algún tratamiento y que se consume el 10% de los fertilizantes totales del mundo.
Cuando se define la calidad del agua en un lago, río o embalse, se establece su estado trófico, es decir, “se evalúan los componentes fisicoquímicos, incluyendo un marcador clave: la clorofila. Esta indica el crecimiento de microalgas, o de la comunidad biológica en general. A partir de esto, se determina el estado del agua que, en términos simples, puede ser bueno, medio o malo”, comenzó explicando el doctor Carlos García.
“Cuando la calidad del agua es mala, suele estar acompañada de contaminantes provenientes de ciudades o centros agrícolas, lo que favorece el crecimiento excesivo de algas. Un estado de eutrofización alto -o una mala calidad del agua- se vincula directamente al aumento en el desarrollo de cianobacterias productoras de toxinas, llamadas cianotoxinas, que interfieren con el uso y la calidad del agua al alterar negativamente sus características: “Por ejemplo, cuando observamos el Lago Villarrica en verano, podemos identificar un estado avanzado de eutrofización si presenta una mala calidad del agua.
Actualmente, Chile carece de una norma integral que regule la calidad del agua dulce, limitándose únicamente a aspectos microbiológicos (cantidad de coliformes en el agua). El doctor Carlos García explicó que “esto significa que, aunque las playas pueden estar habilitadas para el baño según el límite microbiológico establecido - un máximo de 1.000 coliformes fecales por cada 100 ml-, este «permiso» no considera la cantidad de toxinas presentes en los afluentes”, mencionó. No obstante, el profesor García aclaró que Chile está trabajando en el tema: “La regulación en cuerpos de agua dulce ha ido avanzando, ya que algunos lagos cuentan con normas secundarias. Sin embargo, estas no son suficientes para abordar las proliferaciones de microalgas, puesto que no definen controles, peligrosidad, o criterios para establecer riesgos y alertas.
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La regulación sobre los florecimientos de cianobacterias en agua dulce implica “tomar una muestra de agua, realizar un análisis visual para identificar la microalga, contar la densidad de células por litro, y luego aplicar un procedimiento químico para determinar las toxinas producidas por la especie”, detalló el doctor García.
Las cianobacterias “son microalgas que producen toxinas, a las cuales llamamos cianotoxinas”, esclareció el doctor Carlos García. “En el agua existen diversas formas de plancton: zooplancton, microplancton, fitoplancton, y también cianobacterias. Estas últimas tienen la particularidad de que, cuando proliferan en grandes cantidades, algunas especies -aunque no todas-, tienden a producir sustancias que resultan tóxicas para los seres humanos”, sostuvo el doctor.
Este tipo de microbacterias es capaz de producir, principalmente, toxinas de cuatro tipos, que el doctor García detalló a continuación: “Primero, están las hepatotoxinas, que son capaces de causar un daño severo al hígado. Revertir este daño es extremadamente difícil, y en muchos casos, la intoxicación hepática puede ser fatal. Luego, están las neurotoxinas, similares a las que se encuentran en el mar, que también pueden ser mortales para las personas.
De acuerdo a las palabras del profesor Carlos García, “el aspecto morfológico se refiere al reconocimiento de la especie de microalga, y el tópico de biología molecular permite una identificación más precisa. Por ejemplo, la evaluación morfológica puede indicar que una microalga es del tipo A, mientras que el componente biológico molecular es capaz de confirmar si efectivamente es A, ya que el ojo humano, incluso cuando está bien entrenado, podría cometer errores”, expresó. Una manera de explicar esto es mediante el concepto de «huella isotópica» del agua: “Esto significa que los isótopos, como los de hidrógeno u oxígeno, se encuentran en proporciones variables dependiendo del origen del agua. A través del uso de técnicas como la cromatografía nuclear, es posible determinar si el agua proviene del derretimiento de glaciares, de un río secundario, de fuentes subterráneas o de la lluvia.
El doctor Carlos García explicó que “en el caso de la Universidad de Chile, nuestra institución está capacitada para abordar dos tópicos: el morfológico y biología molecular”. En particular, el equipo del doctor Héctor Contreras, director del Departamento de Oncología básico clínico de la Facultad de Medicina, está enfocado en desarrollar la parte de biología molecular.
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En cuanto a los temas restantes, -análisis fisicoquímico y componente isotópico-, dada su especialización y necesidad de conocimientos avanzados, el equipo investigador por Chile, a cargo del profesor Carlos García, optó por buscar un aliado confiable, que tuviese experiencia en estas técnicas: “Para cubrir estas áreas, estamos colaborando con el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), que cuenta con laboratorios acreditados y la experiencia necesaria para llevar a cabo análisis fisicoquímicos e isotópicos, técnicas sumamente complejas.
En Chile, se definió el Lago Llanquihue como zona de estudio para la toma constante de muestras de agua. “Estamos monitoreando las cuatro principales ciudades que rodean el Lago Llanquihue: Puerto Octay, Frutillar, Puerto Varas y Llanquihue. En este lago, la variación de temperatura entre el invierno y el verano es considerable. Por ejemplo, actualmente la temperatura del lago es de 9 °C, pero en verano puede llegar fácilmente a los 25 °C, lo que crea un ambiente más favorable para el desarrollo de microalgas.
Además, “el Lago Llanquihue tiene solo una salida de agua, y su recambio es extremadamente lento, ocurriendo aproximadamente cada 70 años. Dos ríos principales alimentan el lago: el río Ensenada y el río Pescado, mientras que el único desagüe es el río Maullín.
El equipo investigador de los países de América Latina y el Caribe, incluyendo Chile, busca identificar principalmente cuáles son las microalgas más prevalentes en las épocas de primavera y verano, así como los niveles de concentración de toxinas en aguas de uso doméstico y/o recreativo, que resulten ser nocivas para la salud de las comunidades. Lograr esto es fundamental, puesto que, según las palabras del doctor, “en los últimos 10 años los florecimientos han aumentado de manera progresiva.
Respecto de lo anterior, el doctor García ejemplificó: “Vamos a ponernos en un escenario crítico, como el que solemos plantear a los tomadores de decisiones. Supongamos que, en la zona de estudio, que en nuestro caso es el Lago Llanquihue, donde entre el 60% y el 70% de los ingresos provienen del turismo, se produce un florecimiento de microalgas.
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Por ello, “es fundamental que los tomadores de decisiones consideren cómo prevenir estos eventos y qué acciones tomar si ocurren. ¿Qué pasaría si se desencadenara un brote de intoxicaciones?
Finalmente, es importante recalcar que “El escenario ideal sería poder monitorear de forma continua las fuentes de agua más importantes de Chile. Aunque resulta difícil monitorear todos los lagos -Chile cuenta con cerca de 400-, es esencial centrarse en aquellos ubicados en zonas críticas, cercanas a ciudades o áreas agrícolas. En la Región de Los Lagos, por ejemplo, ya se han reportado florecimientos en cuerpos de agua como los Lagos Rupanco y Puyehue. Sin embargo, estos resultan más difíciles de monitorear debido a desafíos logísticos.
Dado que este es un proyecto regional que involucra a países de América Latina y el Caribe, es crucial que todos los equipos de trabajo posean un nivel homogéneo de conocimientos y técnicas: “Esto garantiza que los datos obtenidos sean comparables. Para lograrlo, cada país envía a sus expertos a diversas capacitaciones que les permiten especializarse en técnicas específicas, con el objetivo de replicarlas en sus respectivas naciones y asegurar la uniformidad en la recolección y análisis de datos.
Lo anterior permite que “si ocurre un florecimiento de algas en Brasil, por ejemplo, sus datos pueden ofrecer una valiosa orientación para prever situaciones similares en el futuro. Si los procedimientos no estuvieran armonizados, los métodos que se utilizan en distintos países no serían comparables, ya que algunos emplean técnicas menos sensibles o de menor calidad.
Desde 2022 hasta la fecha, se han logrado avances significativos en el estudio de la calidad del agua en Chile. La meta es utilizar los datos obtenidos y la compleja logística de recolección para extrapolar los resultados a otros lagos del país. Sin embargo, esto dependerá de las políticas públicas y de las decisiones de los responsables.
El Acuerdo Regional de Cooperación para la Promoción de la Ciencia y Tecnología Nucleares en América Latina y el Caribe (ARCAL) es un programa que reúne a 22 países de la región con el objetivo de contribuir al desarrollo sostenible. Los proyectos del Programa ARCAL se desarrollan en el marco del Programa Estratégico Regional, establecido sobre la base de un análisis de los problemas y necesidades más apremiantes en el contexto regional y que pueden ser afrontadas con el uso de tecnologías nucleares.
En términos generales, “el proyecto busca identificar qué contaminantes, preferentemente de origen agrícola, favorecen cambios en los cuerpos de agua que propicien el crecimiento de microalgas -cianobacterias- productoras de toxinas -cianotoxinas-, con el objetivo de prevenir afecciones en la salud de la población, y orientar a los tomadores de decisiones respecto de la creación de futuras normas regulatorias”, señaló el doctor Carlos García, Químico e investigador del Laboratorio de Toxinas Marinas de la Facultad de Medicina, y responsable del proyecto en Chile.
Cianobacterias en la Acuicultura: Un Análisis Nutricional
Los alimentos acuícolas representan al menos el 75-90% de los costos operativos de la acuicultura. A simple vista parecería que son la ‘gran solución’ nutricional de la acuicultura. Desgraciadamente la realidad es otra y no todas las microalgas y cianobacterias son adecuadas.
La digestibilidad de las microalgas y cianobacterias está relacionada con el grosor de la pared celular, la composición de ésta y los nutrientes que aportan. La pared celular y su composición son barreras importantes a la hora de poder incorporar la biomasa de una microalga o cianobacteria en un pienso acuícola. En este sentido, Nannochloropsis sp ahora llamada Microchloropsis sp, Chlorella, Haematococcus y Desmodesmus, tienen paredes celulares gruesas, esto significa peor digestibilidad.
Otro aspecto que debe ser analizado es el de las proteínas que afectan a la digestibilidad. Algunas inhiben la actividad de las enzimas digestivas. Así, por ejemplo, la pobre digestiblidad de Microchloropsis sp, se atribuye a la cantidad de inhibidor tripsina. Según los ejemplos reportados, la molienda mejoró la digestibilidad de Microchloropsis gaditana en dietas de tilapia. De manera específica, la digestibilidad de materia seca debe ser estudiada según el tipo de nutriente.
Tipos de Algas y su Clasificación
El término “alga” abarca desde células individuales hasta organismos multicelulares de 70 metros de longitud. Las macroalgas las podemos clasificar en 3 grandes grupos, las algas verdes (Phylum Chlorophyta), las algas pardas (Clase Pheophyceae) y las algas rojas (Phylum Rhodophyta). Se ha estimado que existen cerca de 2000 especies de algas pardas, 7000 especies de algas rojas y 8000 especies de algas verdes.
También podemos encontrar el “estipe” que sale del disco y permite mantener el alga erguida. La zona aplanada de las algas se denomina lámina o fronda, y en algunos casos está especializada en la captura de la luz, mientras que en otras se especializa en brindar flotabilidad o incluso para reproducción. Otras tienen formas filamentosas, formas costrosas, fuertemente adheridas al sustrato, y formas tubulares.
Así afecta la CONTAMINACIÓN a nuestra SALUD
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