Los dinoflagelados son organismos unicelulares que desempeñan un papel crucial en los ecosistemas acuáticos, siendo responsables en gran medida de las proliferaciones algales nocivas. Estos organismos tienen la capacidad de entrar en una etapa de letargo, conocida como fase de quiste de reposo, que les permite sobrevivir durante períodos prolongados, llegando hasta los 150 años, en los sedimentos marinos. Esta capacidad de dormancia es fundamental para sus dinámicas poblacionales anuales, ciclos de florecimiento y expansión geográfica.
A pesar de la importancia ecológica de los quistes de reposo, los mecanismos moleculares que rigen su dormancia, mantenimiento de viabilidad y germinación en sedimentos naturales han permanecido en gran medida inexplorados. Un grupo de investigadores del Instituto de Oceanología de la Academia China de Ciencias (IOCAS), en colaboración con científicos de la Universidad de Connecticut, se ha dedicado a investigar estos mecanismos. Utilizando un líder de empalme específico de ARN mensajero de dinoflagelados como un «gancho», junto con secuenciación en tiempo real de moléculas individuales y otras mediciones fisiológicas, lograron obtener resultados significativos.
El estudio, publicado en Science Advances el 7 de febrero, ha permitido a los investigadores construir tres bibliotecas de cDNA basadas en DinoSL a partir de ensamblajes de quistes recogidos en el campo, desvelando así los mecanismos genéticos y metabólicos implicados en la dormancia de los quistes. Los hallazgos indican que la gran mayoría de los genes relacionados con las principales vías metabólicas y regulatorias, a excepción de aquellos vinculados a la fotosíntesis, permanecen activos transcripcionalmente en los ensamblajes de quistes.
Mecanismos Moleculares y Hormonas Regulatorias
Los investigadores identificaron genes y vías «activas» que son cruciales para mantener la viabilidad y el potencial de germinación de los quistes de reposo de dinoflagelados, enterrados en los sedimentos marinos. Según el profesor Tang Yingzhong, autor correspondiente del estudio, «el amplio paisaje metabólico activo observado en los ensamblajes de quistes enterrados resalta un aspecto vital de la maquinaria molecular necesaria para mantener la dormancia en los quistes».
A través de análisis metatranscriptómicos y posteriores hipótesis, el equipo de investigación profundizó en su comprensión examinando quistes inducidos en laboratorio de una especie representativa de dinoflagelados productores de quistes. Descubrieron que la autofagia se intensifica durante la dormancia de los quistes, lo que sugiere que la generación alternativa de energía y el reciclaje de recursos celulares son estrategias esenciales para sostener la dormancia y viabilidad.
Además, se observaron dos fitohormonas clásicas, el ácido abscísico (ABA) y el ácido giberélico (GA), que desempeñan roles antagónicos en la regulación del mantenimiento y liberación de la dormancia de los quistes. El estudio demostró que condiciones ambientales como bajas temperaturas y oscuridad, típicas en los sedimentos marinos, inducen efectos opuestos sobre la biosíntesis y el catabolismo de ABA y GA. Esto resulta en niveles elevados de ABA y una acumulación reducida de GA, lo que se corresponde con una profunda dormancia en los quistes de dinoflagelados en entornos naturales.
Este avance en la investigación amplía la comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a las transiciones en el ciclo de vida y a la dormancia de los dinoflagelados, resaltando la complejidad y la relevancia de estos organismos en el contexto de los ecosistemas marinos.
Más información: Yunyan Deng et al, Broad active metabolic pathways, autophagy, and antagonistic hormones regulate dinoflagellate cyst dormancy in marine sediments, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads7789
