Las esponjas cuentan la historia de la vida
Los cient¨ªficos estudian c¨®mo los animales m¨¢s primitivos 'inventaron' espermatozoides y ¨®vulos
Que las esponjas son organismos primitivos ha quedado muy claro la semana pasada, al identificar sus esteroides como la primera evidencia f¨®sil de vida animal en la Tierra, hace 635 millones de a?os. Las esponjas abundan en todos los mares del mundo y muchos r¨ªos y lagos. La mayor parte de las especies pasa generalmente inadvertida y los cient¨ªficos tampoco les han prestado excesiva atenci¨®n. Es por ello que se estima que las 8.000 especies descritas hasta la fecha representan s¨®lo la mitad del total que existe. A pesar de este hist¨®rico abandono, las esponjas est¨¢n proporcionando informaci¨®n crucial como la citada para entender el origen y la evoluci¨®n de los animales. Se est¨¢n revelando tambi¨¦n como piezas clave en el funcionamiento de algunos ecosistemas marinos y son, adem¨¢s, objeto de creciente inter¨¦s industrial debido a sus potenciales aplicaciones en biotecnolog¨ªa.
Expertos espa?oles logran reproducir 'in vitro' varias especies
Desde hace 20 a?os, Manuel Maldonado, del Departamento de Ecolog¨ªa Marina del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC), investiga la biolog¨ªa y la ecolog¨ªa de las esponjas marinas, con particular ¨¦nfasis en aspectos de biolog¨ªa reproductiva. "Nuestro equipo", afirma el cient¨ªfico, "es actualmente uno de los pocos que realizan fecundaciones in vitro en esponjas. Mediante estas t¨¦cnicas hemos sido capaces de obtener en el laboratorio embriones y larvas de varios grupos de esponjas que eran desconocidos".
Ana Riesgo, bi¨®loga de este equipo, ha completado investigaciones sobre la reproducci¨®n de varias esponjas mediterr¨¢neas. "En la actualidad, sabemos perfectamente c¨®mo engendrar asistidamente a cerdos, vacas y humanos, pero la reproducci¨®n de estos invertebrados sigue siendo en gran medida un tema desconocido", se?ala Riesgo. "El asunto es m¨¢s serio de lo que parece a primera vista, ya que las esponjas son los animales m¨¢s primitivos que existen y, por tanto, fueron ellos los que inventaron el sistema de espermatozoides y ¨®vulos que el resto de los animales modernos (incluyendo humanos) empleamos para reproducirnos". El origen evolutivo de espermatozoides y ¨®vulos, as¨ª como los primeros pasos por los que este sistema reproductivo se diversific¨® en los restantes animales, es una de las cuestiones fundamentales que Riesgo aborda en la Universidad de Alberta (Canad¨¢). All¨ª investiga la presencia de genes que transforman a c¨¦lulas som¨¢ticas (no reproductivas) de esponjas en c¨¦lulas productoras de ¨®vulos y espermatozoides, as¨ª como los mecanismos del control de expresi¨®n de estos genes.
"Se sabe que las variaciones estacionales de temperatura act¨²an como est¨ªmulo de la reproducci¨®n en numerosas esponjas. Por efecto de la acci¨®n humana, los par¨¢metros ambientales naturales se est¨¢n modificando relativamente r¨¢pido en el mar y debemos de esforzarnos en entender c¨®mo ¨¦stos podr¨ªan afectar a los organismos que all¨ª habitan", afirma la bi¨®loga, quien acaba de recibir la beca Marie Curie para proseguir con sus investigaciones en la Universidad de Harvard (Estados Unidos).
El equipo de Maldonado tambi¨¦n investiga otros aspectos de la biolog¨ªa de las esponjas. Hace unos a?os descubri¨® la importante implicaci¨®n de las esponjas marinas en el ciclo biogeoqu¨ªmico del silicio. El silicio disuelto en agua de mar es un elemento extraordinariamente importante desde el punto de vista ecol¨®gico. Es empleado por las algas diatomeas (unos organismos microsc¨®picos que viven en el agua marina) para fabricar su esqueleto y poder crecer. Las diatomeas son la base que sustenta la mayor parte de las cadenas alimentarias del oc¨¦ano. Algunas esponjas marinas tambi¨¦n capturan silicio del agua para construir sus piezas esquel¨¦ticas. En realidad, el registro f¨®sil indica que las esponjas comenzaron a elaborar esqueletos de silicio hace m¨¢s de 500 millones de a?os, mientras que las diatomeas son organismos modernos que se expandieron hace s¨®lo unos 60 millones de a?os.
El equipo del CEAB ha demostrado que las esponjas sil¨ªceas que todav¨ªa existen funcionan como trampas de este nutriente. "La productividad de muchas zonas costeras, especialmente si son rocosas, ser¨ªa probablemente bastante m¨¢s elevada si las esponjas sil¨ªceas no existieran".
F¨¢bricas de s¨ªlice y filtros
Las esponjas son capaces de producir s¨ªlice de gran pureza isot¨®pica, lo que tiene potenciales aplicaciones en biotecnolog¨ªa. Este material es ampliamente demandado en la elaboraci¨®n de nuevos y m¨¢s eficientes microchips. "La producci¨®n industrial de esta s¨ªlice es econ¨®micamente muy costosa y t¨¦cnicamente complicada, ya que requiere reacciones qu¨ªmicas a elevadas presiones y temperaturas. Sin embargo, las esponjas son capaces de realizar el proceso a temperatura y presi¨®n ambiente. Por ello, es necesario que entendamos mejor los procesos celulares mediante los que las esponjas fabrican su s¨ªlice", explica el investigador Manuel Maldonado.
Con su equipo del CEAB realiza actualmente estudios en esta ¨¢rea en colaboraci¨®n con cient¨ªficos chinos y alemanes. Tambi¨¦n est¨¢n explorando la capacidad de las esponjas, que se alimentan filtrando grandes vol¨²menes de agua, para eliminar microbios pat¨®genos.
Un arrecife en Guadalajara
Antes de la aparici¨®n de las diatomeas -las algas microsc¨®picas que forman la base de la pir¨¢mide alimentaria en el oc¨¦ano- las concentraciones de silicio en las aguas oce¨¢nicas superficiales eran muy altas y permit¨ªan a las esponjas crecer extraordinariamente bien. Tanto que, durante el Jur¨¢sico, cuando los dinosaurios dominaban la Tierra, las esponjas formaban gigantescos arrecifes sil¨ªceos. Existen restos de un arrecife f¨®sil que cruzaba lo que hoy es Europa Central, extendi¨¦ndose desde Guadalajara (Espa?a) hasta Polonia. Se trata de una de las mayores estructuras vivas que jam¨¢s hayan existido.
Bajo la presi¨®n de las diatomeas, muchas de las esponjas jur¨¢sicas formadoras de arrecifes se extinguieron y estos animales, seg¨²n una investigaci¨®n pendiente a¨²n de publicar, evolucionaron para buscar materiales esquel¨¦ticos alternativos, como las prote¨ªnas, lo que dio lugar a las esponjas blandas, las de ba?o.
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