Introducción
¿Qué son las algas?
Las algas son organismos microscópicos que viven en ambientes acuáticos y utilizan la fotosíntesis para producir energía de la luz solar, al igual que las plantas. Las algas se pueden encontrar en todo tipo de aguas naturales, incluyendo agua salada, agua dulce y agua salobre (una mezcla de sal y agua dulce).
Algunos tipos de algas producen toxinas. En estas algas, factores ambientales como la luz, la temperatura, la salinidad, el pH y los niveles de nutrientes pueden estimular la producción de toxinas. Las toxinas de algas liberadas en el agua o el aire circundante pueden dañar seriamente a las personas, animales, peces y otras partes del ecosistema.
¿Qué son las floraciones algales nocivas?
Las floraciones algales nocivas (HAB, por sus siglas en inglés) ocurren cuando las algas productoras de toxinas crecen excesivamente en un cuerpo de agua. El crecimiento excesivo de algas, o la floración de algas, se puede apreciar a simple vista y puede ser verde, azul-verde, rojo o marrón, dependiendo del tipo de algas.
Algunas floraciones son fáciles de detectar, pero otras son difíciles de ver porque crecen cerca del fondo de los cuerpos de agua. No se puede distinguir con solo mirar si un cuerpo de agua tiene una floración nociva.
¿Por qué ocurren las HAB?
Muchos factores pueden contribuir a las HAB, pero entender cómo estas circunstancias convergen para crear una floración nociva de algas, es un tema permanente de investigación. Aunque los científicos saben que ciertas condiciones ambientales, como las temperaturas más altas del agua en el verano y los nutrientes excesivos de fertilizantes o desechos de aguas residuales provenientes de escurrimientos desencadenan las HAB, todavía están efectuando más descubrimientos.
A medida que el cambio climático eleva gradualmente la temperatura de la tierra, los científicos contemplan que las HAB ocurran con más frecuencia, duren más, sean más severas, y se presenten en diversas áreas geográficas.
¿Cuáles son los efectos de las HAB?
Las HAB pueden dañar el medio ambiente al agotar el oxígeno en el agua, lo que puede ocasionar la muerte de los peces y otras criaturas vivientes. Las HAB que florecen cerca de la superficie del agua también pueden impedir que la luz solar llegue a los organismos que se hallan en aguas más profundas.
Los efectos económicos de las HAB en las zonas pesqueras y recreativas pueden ser mayores; las empresas pierden ingresos considerables si se ven obligadas a cerrar o a reducir las operaciones debido a las HAB.
A algunas HAB se les vincula con efectos graves en la salud, como se explica a continuación.
¿Cómo están expuestas las personas?
Con la aparición de una HAB, las personas pueden exponerse a las toxinas de los peces que capturan y comen, al nadar o beber el agua y del aire que respiran. En los últimos años, ha habido numerosos casos de HAB en lagos que abastecen de agua potable, como el lago Erie. Es importante destacar que cocinar mariscos contaminados o hervir agua contaminada no destruye las toxinas. La investigación del NIEHS nos ha ayudado a entender mejor cómo las toxinas se acumulan en los mariscos y luego nuestros cuerpos las absorben.
Las personas pueden enfermarse por comer mariscos contaminados con toxinas relacionadas con las HAB, pero esto rara vez sucede al comer marisco comercial porque los reguladores estatales monitorean la actividad pesquera en prevención de las HAB y la clausuran durante las floraciones.
Las enfermedades causadas por las HAB se pueden prevenir siguiendo las recomendaciones locales de salud en cuanto a la seguridad del marisco capturado recreativamente y a las fuentes de agua potable.
¿Cuáles son los efectos en la salud de las floraciones nocivas de algas?
Dependiendo del tipo de algas, las HAB pueden causar graves efectos para la salud e incluso la muerte. Por ejemplo, comer mariscos contaminados con toxinas de algas llamadas Alexandrium puede provocar una intoxicación paralítica por mariscos, que a su vez puede causar parálisis e incluso la muerte. Las algas Pseudo-nitzschia producen una toxina llamada ácido domoico que puede causar vómitos, diarrea, confusión, convulsiones, pérdida permanente de la memoria a corto plazo o la muerte, cuando se consumen a niveles altos.
Las HAB que se producen en el agua dulce, como la de los Grandes Lagos y otras fuentes de agua potable, están bajo dominio de la cianobacteria llamada microcistina. Este tipo de organismo produce una toxina hepática que puede causar enfermedades gastrointestinales, así como daño hepático.
Al igual que con muchas exposiciones ambientales, los niños y los ancianos pueden ser particularmente sensibles a las toxinas de las HAB. Las poblaciones que dependen en gran medida de los mariscos también están en riesgo de efectos a largo plazo en la salud debido a exposiciones potencialmente frecuentes y de bajo nivel a toxinas de las HAB.
La tabla siguiente resume las HAB comunes y sus efectos sobre la salud.
| Organismo | Tipo de agua | Color | Toxina | Efectos sobre la salud |
|---|---|---|---|---|
| Alexandrium sp. | Sal | Rojo o marrón | Saxitoxinas | Gastrointestinal (náuseas, vómitos) y neurológico (sensación flotante, dolor de cabeza o debilidad muscular) |
| Cianobacterias | Fresco | Verde azulado | Cylindrospermopsina | Náuseas, vómitos, diarrea, sensibilidad abdominal, dolor, o insuficiencia hepática aguda |
| Gambierdiscus | Sal | Naranja | Ciguatoxinas | Náuseas, vómitos, diarrea o dolor de estómago |
| Karenia Brevis | Sal | Rojo | Brevetoxinas |
|
| Pseudo-nitzschia | Sal | Rojo o marrón | Ácido domoico | Vómitos, balanceo de la cabeza, náuseas, convulsiones, diarrea y cólicos abdominales, ojos saltones o dolor de cabeza |
| Microcistina | Fresco | Verde azulado | Microcistina | Enfermedad gastrointestinal, daño hepático |
El papel del NIEHS
El NIEHS y la Fundación Nacional de Ciencias financian conjuntamente la investigación sobre temas de salud relacionados con el medio marino a través de los Centros para los Océanos y la Salud Humana. Los investigadores están desarrollando técnicas para mejorar la detección de HAB para prevenir y reducir la exposición, a la vez de estudiar los efectos a largo plazo sobre la salud, como las condiciones neurológicas, de las toxinas de las HAB.
Mejora de la predicción
La mejora del monitoreo y la predicción de las HAB permite a los funcionarios públicos anticiparse a las floraciones y, con mejores conjuntos de datos globales, los científicos podrán responder a preguntas sobre las relaciones entre las HAP y el clima, la contaminación por escurrimientos agrícolas y sobre la acuicultura para predecir las tendencias.
Investigadores financiados por el NIEHS del Centro Woods Hole para los Océanos y la Salud Humana descubrieron que, en aguas profundas, las algas Alexandrium fundyense pueden florecer basándose en un reloj anual interno, mientras que, en aguas poco profundas, condiciones como la temperatura pueden desencadenar las floraciones. Estos investigadores también han demostrado que el número de algas latentes que permanecen después de una floración de verano de Alexandrium fundyense se puede utilizar para predecir el alcance de la floración del próximo año.
Un estudio de las aguas costeras de Nueva Inglaterra y Canadá apunta a los movimientos de agua a gran escala y a la salinidad como factores clave para predecir las floraciones de algas.
A lo largo de varios años de estudio, los investigadores con sede en Ohio desarrollaron un marco estratégico con criterios específicos para los lagos con el fin de determinar anualmente si un cuerpo de agua se ve afectado por las HAB de cianobacterias tóxicas, que son una amenaza significativa para la seguridad de las aguas dulces.
La guanitoxina, una cianotoxina natural y letal, puede causar HAB en lagos y puede afectar el sistema nervioso de las personas. Actualmente, no se monitorea ambientalmente porque la inestabilidad química hace que se degrade rápidamente, lo que dificulta su detección utilizando métodos convencionales. Sin embargo, la detección se puede lograr en virtud de que los científicos han descubierto la genética de la guanitoxina, con lo que algunos monitoreos pueden tener un alcance global.
Investigación sobre toxinas relacionadas con las algas
Microcistina: Esta toxina, comúnmente liberada durante la floración de algas nocivas, puede cambiar la colección intestinal de microorganismos, también llamada microbioma, y la abundancia asociada de genes de resistencia a los antibióticos, según un estudio financiado por el NIEHS en ratones. Otro estudio financiado por el NIEHS sugiere que la microcistina puede ser un factor, al igual que una alimentación deficiente y factores estresantes en el estilo de vida, en el desarrollo de una forma de cáncer de hígado.
Cianotoxinas: Científicos financiados por el NIEHS también vincularon la exposición a cianotoxinas—toxinas liberadas durante la floración de algas cianobacterianas—con el daño hepático y el desarrollo de cáncer de hígado.
Los investigadores financiados por el NIEHS utilizaron modelos animales para ver cómo las HAB cianobacterianas pueden afectar la salud reproductiva de las mujeres. Descubrieron que la exposición ambiental a estas toxinas interfería con la maduración y ovulación del folículo dependiente de las gonadotropinas, situación que podría aumentar la probabilidad de ciclos menstruales irregulares e infertilidad relacionada con trastornos ovulatorios.
Brevetoxinas: La exposición a las toxinas liberadas durante las floraciones de Karenia brevis en el agua de mar del suroeste de Florida se relacionó con la intoxicación neurotóxica por mariscos y con los síntomas de las vías respiratorias superiores.
Efectos en la salud con el paso del tiempo
Si bien se conocen los efectos inmediatos sobre la salud de las floraciones algales nocivas, los efectos a largo plazo en las personas y los animales siguen sin estar claros. Los científicos ahora están investigando los posibles efectos a largo plazo o crónicos de las HAB en la salud. Por ejemplo, los investigadores financiados por el NIEHS están estudiando si el consumo de pequeñas cantidades de ácido domoico neurotóxico con el paso del tiempo daña la función cerebral, sobre todo en los niños o en los ancianos. El ácido domoico es una neurotoxina que producen ciertas algas nocivas. En los animales, los científicos han observado que la exposición crónica de bajo nivel altera la expresión de los genes que controlan el sistema nervioso y causa un deterioro de la función celular.
Otras investigaciones sobre las HAB del NIEHS
Varios estudios realizados por investigadores financiados por el NIEHS analizaron las causas de las HAB en la porción occidental del Lago Erie, especialmente en bahías y estuarios donde las concentraciones de toxinas con frecuencia rebasan los niveles de advertencia de la EPA (Agencia de Protección Ambiental, por sus siglas en inglés). La investigación también demuestra la importancia de controlar la incorporación de nitrógeno y fósforo en la cuenca para combatir la producción de cianotoxinas y cianobacterias.
El cambio climático y el calentamiento de las aguas están activando dos semilleros masivos de una especie de HAB llamada Alexandrium catenella en el Ártico de Alaska, según una investigación financiada por el NIEHS.
Alianzas educativas
Las toxinas de los mariscos son un problema para los residentes de Alaska que dependen de esta fuente de alimentos. El NIEHS se ha aliado con tribus del sudeste de Alaska y universidades locales para promover el consumo seguro de mariscos. El Laboratorio de Investigación Ambiental de la Tribu Sitka de Alaska, que forma parte de la red de Investigación Tribal Oceánica del Sureste de Alaska, lleva a cabo investigaciones para identificar tiempos de cosecha seguros para los mariscos. Si estos tienen niveles inseguros de toxinas, la tribu Sitka envía una alerta a toda la comunidad.
Un programa desarrollado en la Universidad Estatal de Savannah y afiliado a la Institución Oceanográfica Woods Hole, enseña a los estudiantes de secundaria a usar datos reales para rastrear las floraciones nocivas de algas. Al hacerlo, los alumnos aprenden la importancia de las HAB y la forma en que se relacionan con los océanos y la salud humana. Las lecciones utilizan un portal de datos de código abierto, el WHOI HAB Hub, para rastrear diferentes especies de HAB a lo largo del tiempo.