El lema del Dia Mundial dels Oceans (8 de juny) d’aquest any ha estat “Meravelles oceàniques: conservar allò que ens sosté” (“Wonder, sustaining what sustains us” segons la web oficial). Amb aquest missatge, es vol reivindicar l’admiració —una altra accepció del mot wonder en anglès— com a motor que ens impulsa a explorar l’oceà i que hauria d’inspirar també la seva protecció. De fet, al mar encara queda molt per descobrir, especialment a escala microscòpica, on actua una xarxa fascinant i poc coneguda d’éssers que sustenten els ecosistemes.

“Davant reptes cada cop més aclaparadors, l’acte de meravellar-nos ens recorda que formem part d’alguna cosa més gran”, afegeixen. Aquesta “alguna cosa” és una immensa trama de vida composta, en dos terços, per microorganismes unicel·lulars. Entre aquests, n’hi ha de tan abundants com desconeguts amb els quals els éssers pluricel·lulars —fongs, plantes i animals— compartim un ancestre comú: els protists, que constitueixen gairebé un terç de la biomassa marina.

A diferència de les bacteris, els protists tenen el seu material genètic dins d’un nucli i, tot i que la majoria són unicel·lulars, també hi ha algues grans —com el kelp o Laminaria— que formen boscos submarins molt rics en biodiversitat. Aquests, juntament amb els paràsits que causen la malària (Plasmodium) o la malaltia de Chagas (Trypanosoma), són els protists més coneguts. Tanmateix, s’estima que només a la superfície oceànica hi podria haver més de 100.000 espècies, moltes encara desconegudes i amb llinatges que cal situar a l’arbre de la vida.

A l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE), un centre de recerca mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Pompeu Fabra (UPF), diversos grups han obtingut en els darrers anys algunes de les ajudes més importants del European Research Council (ERC) i l’Agència Estatal d’Investigació (AEI) per seguir el rastre dels protists dels oceans i llacs. Gràcies a aquest finançament, estan fent visible allò invisible: descobrint qui són i com viuen aquests esquius i polifacètics microorganismes.

Desxifrant la “matèria fosca” dels mars

Tot i que s’estima que els microorganismes de l’oceà són més abundants que les estrelles de l’univers, les missions espacials solen captar més atenció que les expedicions que estudien els microbis marins. I això que, per la seva abundància, han de sostenir les xarxes tròfiques marines, a la base de les quals hi ha els protists fotosintètics més coneguts: les algues diatomees. Tanmateix, altres protists abundants a l’oceà han estat molt menys estudiats, i són precisament aquests els que centren el treball del laboratori de Daniel Richter a l’IBE (CSIC-UPF).

Arbre dels eucariotes que mostra els principals subgrups. / doi: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002395.g001

“Imagina’t la típica imatge d’una cadena alimentària on un peix se’n menja un altre, que alhora n’ha menjat un altre, fins a arribar als organismes més petits. Allà ens falta un esglaó, que suposem important per a aquestes cadenes, corresponent a la mida dels protists, entre els animals d’un mil·límetre i les bacteris d’un micròmetre. Sabem que existeixen i que tenen aquesta mida perquè en campanyes anteriors es va seqüenciar el seu ADN després de capturar-los amb filtres segons la seva mida estimada”, explica Richter.

L’estudi dels protists no difereix gaire del de la matèria fosca del cosmos, que és present, però no es veu, i és tan massiva que condiciona la resta de la matèria de l’univers. “No sabem com són ni què fan exactament, però, per la seva mida i abundància, han de tenir un paper important”, afegeix l’expert. Ara, estan aconseguint cultivar per primera vegada moltes espècies. “Les noves tecnologies de seqüenciació ens han permès aprendre sobre la seva evolució i, gràcies a això, ara ens financen per estudiar-ne el comportament”, assegura Richter.

Els ‘8 Magnífics’ o la ‘Pokédex’ dels nostres parents unicel·lulars

La ficció ha imaginat éssers meravellosos mentre, al món real, esperaven organismes que no ho són menys, com els “Vuit Magnífics” que busquen al laboratori d’Iñaki Ruiz-Trillo i Elena Casacuberta a l’IBE (CSIC-UPF). Es tracta de vuit llinatges vius de protists amb els quals els animals compartim un ancestre unicel·lular comú: “Sabem que, a més dels quatre coneguts, n’existeixen vuit més gràcies a l’ADN que hem extret de mostres d’aigua”, explica Ruiz-Trillo. Fins ara, només en coneixen l’aspecte d’un d’ells.

Sphaeroforma arctica (Ichthyosporea) tenyida amb fal·loidina i DAPI. Imatge presa amb un objectiu de 40X. Crèdit: Multicellgenome Lab.

L’afany recorda el lema del popular videojoc Pokémon, “fes-te amb tots”. Però el símil va més enllà: el seu treball, que consisteix a situar aquestes entitats desconegudes dins l’arbre de la vida, seria com completar els espais en blanc de la Pokédex, el dispositiu que et guia al llarg del joc mostrant-te quins Pokémon et queden per veure i capturar.

“Crec que, com es diu sovint, la realitat supera la ficció, perquè aquests llinatges són fruit d’un llarg procés evolutiu en què han anat apareixent noves morfologies i mecanismes de desenvolupament que no trobes en cap videojoc”, respon Casacuberta. “Imagina’t: estem descobrint les capacitats que podria haver tingut l’ancestre comú d’animals i protists, i com han evolucionat i s’han relacionat les seves diferents formes al llarg del temps”, afegeix.

En el mateix laboratori, Marta Álvarez estudia com s’expressen els gens comuns entre animals i protists. Com ella explica: “Tots dos comparteixen molts gens del seu ancestre comú, que s’activen, desactiven o combinen de formes diferents per adaptar-se de maneres diverses. Els animals van trobar una estratègia més avantatjosa que ser unicel·lulars, mentre que els protists van aconseguir, amb una sola cèl·lula, alimentar-se, obtenir energia i fins i tot desplaçar-se”.

El microbioma dels coralls mediterranis davant la crisi climàtica

“Si els protists són la matèria fosca de l’oceà, els del microbioma d’altres organismes marins són la matèria hiperfosca”. Així ho explica Javier del Campo per descriure la poca atenció que reben la majoria dels protists de la microbiota dels coralls. Per això, al seu laboratori de l’IBE (CSIC-UPF) estudien els que viuen en simbiosi amb els coralls mediterranis. “Molta gent no sap que en aquest mar hi ha coralls, que aporten serveis a tota la ciutadania, des del busseig recreatiu fins al sosteniment d’ecosistemes fonamentals”, destaca del Campo.

Per ajudar a protegir la riquesa natural del seu entorn, l’investigador es dedica a desxifrar la comunitat de protists que, en major o menor mesura, depenen dels coralls i viceversa. “El principal simbiònt d’aquests coralls és una microalga protista unicel·lular. Aquestes zooxantel·les són les que realment es veuen afectades per la crisi climàtica, perquè abandonen l’hoste quan puja la temperatura i, sense elles, aquest acaba morint”, explica l’expert.

Tanmateix, la microbiota dels coralls es compon de molts altres protists, més o menys coneguts, amb graus diversos de dependència respecte als coralls. “Encara que les zooxantel·les són endosimbionts dels coralls, també viuen lliures a l’aigua, i això ens permet experimentar amb elles al laboratori. El nostre gran repte és cultivar els endosimbionts estrictes, que necessiten cèl·lules de corall per viure”, explica del Campo.

La salut dels oceans depèn, en gran mesura, d’aquests microorganismes. Estudiar els protists significa, per tant, contribuir a la cura dels mars i, alhora, sumar motius per meravellar-nos del que hi habita. En paraules de Virginia Edgcomb, ecòloga marina de la Institució Oceanogràfica Woods Hole (Massachusetts, EUA): “Els protists ens sorprenen contínuament amb la seva complexitat cel·lular, les seves diverses capacitats i les seves fascinants interaccions amb altres organismes, però encara ens queda molt per aprendre sobre la seva diversitat, particularment a les profunditats de l’oceà”.

Contingut realitzat dins el Programa d’Ajudes CSIC – Fundació BBVA de Comunicació Científica, Convocatòria 2023.