"En las fuentes de la Vida” por Eric Karsenti

Eric Karsenti es investigador en biología, director científico de la Fundación Tara. Fue el director científico de la expedición Tara Oceans (2009-2013). Él nos presenta su último libro "En las fuentes de la Vida” (“Aux sources de la Vie").

"En las fuentes de la Vida", ¿trata de nuestros orígenes en la Tierra?

Trata de nuestros orígenes, pero en un sentido amplio. Mi intención era contar cómo ha aparecido la vida en la Tierra, muy probablemente en los océanos, pero también contar cómo la vida ha pasado de organismos simples a creaciones tan complejas como nuestros ojos, por ejemplo. El origen y la complejidad de la materia viva. Por eso, desarrollo dos ejes en paralelo, tanto los orígenes como los mecanismos que permiten que se formen y desarrollen las células y los organismos vivos.

¿Cuál es la relación con Tara?

En 2009, asumí la dirección científica de la expedición Tara Oceans (2009-2013), cuya ambición era comprender la diversidad de los organismos que existen en el Océano y cómo aparecieron a lo largo del tiempo.

Durante casi cuatro años, hemos recolectado una enorme diversidad de microorganismos marinos, de los cuales entre 50 y 80% eran desconocidos anteriormente. Descubrimos que interactúan entre sí, mucho más allá de nuestras expectativas.

La importancia de esta interdependencia fue uno de los principales descubrimientos de esta expedición. El estudio de los resultados obtenidos está todavía en curso. Sin duda, nos permitirán contestar unas de las grandes preguntas que formulo como biólogo celular, y que desarrollo en este libro.

¿Entonces, la materia viva, las especies, se adaptan y "evolucionan" según el entorno o las comunidades que interactúan con ellas? ¿Qué sabemos hoy?

Es un poco complicado. Realmente no me gusta el término de evolución. La idea darviniana clásica es que variaciones sucesivas y progresivas en el genoma ocurren al azar. Se conservan las que mejoran la capacidad de los organismos para funcionar. Es la selección natural. Esta idea no es falsa, pero es muy insuficiente.

Personalmente, creo que la complejidad y la eficacia de los organismos actuales provienen de múltiples intercambios de genes y de interacciones celulares complejas entre organismos. El entorno, por supuesto, determina cuáles se propagan en mayor número, lo que lleva a los complejos ecosistemas que conocemos hoy. Pero nos espera mucho trabajo para verificar estas ideas. Los primeros resultados de Tara Oceans sugieren pistas interesantes.

Usted cuenta diferentes episodios de la historia de la ciencia y cómo se relaciona con la historia de la tecnología, con su progreso. En su opinión, ¿cuál es el mayor avance tecnológico para la biología marina?

Se dieron numerosos avances tecnológicos para el muestreo eficiente que hemos realizado en un barco como Tara. Pero lo que realmente ha revolucionado la biología marina son los nuevos métodos de secuenciación de ADN de alto rendimiento, acoplados a la informática y a los métodos de imagen cuantitativa y tridimensional; todo eso, junto con el uso de inteligencia artificial para cuantificar automáticamente la diversidad de los organismos que forman el plancton.
 

Hoy, en biología marina, ¿con cuál frontera del conocimiento nos topamos?

Veo dos fronteras: el origen de la complejidad de los organismos actuales que se ha desarrollado en el océano, por un lado; y lo que determina la distribución tridimensional de las especies dentro del océano, por otro lado.

Usted, Eric, como investigador, ¿qué le gustaría descubrir ahora?

Los mecanismos químicos, biológicos y físicos que subyacen a la aparición de los organismos complejos que somos.

¿Qué le ha motivado a escribir este libro?

Desde elefantes hasta insectos y bacterias, ¿cómo no maravillarse ante la loca diversidad de la vida? ¿Y qué hay de la maravillosa complejidad que es un ser humano? ¿Cómo se forman nuestros órganos a partir de la única célula microscópica de la que todos venimos? Es vertiginoso, si uno piensa que en otra escala, esta célula es el producto de miles de millones de años de evolución, inscritos en su ADN. ¿Por qué "milagro" ha surgido la vida?

Eso es lo que quería describir. Existen pocos libros sobre la biología moderna. Durante mucho tiempo, he querido escribir un libro de divulgación científica accesible a la mayor cantidad de personas posible. Sin la expedición Tara Oceans, no sé si lo hubiera escrito.

« Aux Sources de la Vie », Eric Karsenti, éditions Flammarion, disponible en línea

New-York, Boston y la transatlántica

 ©Celine-Bellanger/ Fondation Tara Expeditions

Plankton Planet y “seatizen”

El programa de ciencia participativa Plankton Planet apunta a recolectar plancton en todos los océanos del mundo, reuniendo a oceanógrafos y navegantes. Este muestreo de la vida planctónica a escala mundial, gracias a los navegantes comunes, apodados “seatizen”, debería permitir ampliar la base de datos de Tara Oceans para descubrir y estudiar las formas de vida submarinas. Esenciales para el equilibrio de nuestro planeta, juegan un papel crítico en la regulación del clima, produciendo oxígeno atmosférico y ayudando a mantener la vida marina y terrestre.

El plancton se compone principalmente de microorganismos que derivan en las corrientes marinas, desde virus hasta medusas. En cada litro de agua de mar hay entre 10 y 100 mil millones de formas de vida planctónicas. El plancton es el pilar de la vida oceánica y de la biodiversidad de los ecosistemas marinos. “Es imperativo comprender cómo funciona la ecología planctónica y la genómica de estos microorganismos a escala mundial, para ayudar a predecir el futuro del medio ambiente terrestre", recalca Colomban de Vargas, director del Laboratorio de Roscoff - CNRS.

"La investigación y el muestreo oceanográficos son muy costosos, con limitaciones temporales y geográficas debido a períodos y rutas de navegación definidos". Plankton Planet busca proporcionar datos científicos confiables, a bajo costo y de forma respetuosa del medio ambiente, para modelizar la estructura y la dinámica de las comunidades de plancton.

Dada la importancia de crear una comunidad interdisciplinaria y una red de descubridores, los   científicos están desarrollando un nuevo kit de muestreo de plancton, llamado planctobox, simple y fácil de usar, que incluye una mini red de alta velocidad (HSN, High-Speed Net), un "planctonscopio" (un microscopio modular), el material para almacenar las muestras de ADN tomadas y registrar todas las variables contextuales.

El mini HSN es una herramienta que acaba de ser probada a bordo de Tara, durante su viaje entre San Diego (California) y La Paz (México), como parte de la expedición Tara Pacific.

La fase piloto del proyecto tuvo lugar en 2015 con una flota de 27 veleros, llamados "planktonautas". Probaron 20 kits de muestreo. La metodología de muestreo del plancton es ahora científicamente validada, reproducible y de alta calidad. La cobertura geográfica ha alcanzado una escala sin precedentes: todos los océanos del mundo han sido cubiertos.

Noan Le Bescot explica: "En la actualidad, relativamente pocos barcos de investigación recolectan datos en alta mar, en comparación con las áreas costeras cuyas informaciones abonan grandes bases de datos. La fase 2 aumentará el muestreo planctónico en todos los océanos del mundo y cubrirá tanta extensión de aguas superficiales como sea posible.  Esta alta densidad de muestreo y el transecto de estas trayectorias llevará a una mejor comprensión de la dinámica de las comunidades planctónicas en todo el mundo”.

Plankton Planet, en su segunda fase del proyecto, está trabajando con un equipo interdisciplinario de ingenieros, investigadores y navegantes para desarrollar herramientas oceanográficas de energía eólica, óptimas para los “seatizen”. El mini HSN, fue diseñado por Xavier Pochon (Nelson, Nueva Zelanda) y Fabien Lombard (CNRS, Villefranche-sur-Mer), inspirado en el HSN de Tara. Permite tomar muestras a una velocidad promedia de 7 nudos.

El equipo está desarrollando un planktonscopio que permitirá a los recolectores observar directamente las muestras. El objetivo del planktonscopio es de facilitar una conexión tangible con estas extraordinarias formas de vida y generar un banco mundial de imágenes de plancton, complementando así la información genética y genómica recopilada en los laboratorios.

Noan Le Bescot precisa que "el reclutamiento de Seatizen comenzará una vez se haya desarrollado el kit de muestreo P2.” Toda persona que navega y desea participar en este proyecto puede contactarle por medio del sitio web.

Durante su navegación, los participantes sumergen el mini HSN durante aproximadamente 30 minutos. Recolectan "sopa de plancton" hecha de agua de mar y miles de millones de microorganismos. Después de tomar una muestra del mini HSN, la herramienta de filtración separa los microorganismos del agua. Estos se colocan en un tubo lleno con un soluto químico no tóxico, que preserva la información genética del plancton, sin alteración. Los tubos son luego transportados al laboratorio para su análisis y secuenciación.

Plankton Planet se encuentra actualmente en la fase de convocatoria de voluntarios para lanzar la segunda fase de P2 en 2019-2020. El kit de muestreo final costará alrededor de € 1,000. El objetivo principal es estudiar la ecología del plancton oceánico a lo largo de las rutas clásicas de navegación. Al principio, 30 a 50 kits se ensamblarán y distribuirán a los “planktonautas” navegando entre California y Tahití o Hawái. La ambición de Plankton Planet es muestrear microorganismos en todo el mundo con herramientas fáciles de usar por los navegantes comunes

Modelización planetaria del ecosistema planctónico

Este 12 de septiembre, después de 10 años de medir la vida oceánica a bordo de Tara y en los laboratorios internacionales asociados con Tara Oceans, se lanza el ambicioso proyecto Global Ocean System Ecology & Evolution (GO-SEE).

GO-SEE es una nueva odisea. Su objetivo es descubrir la estructura y la dinámica de un ecosistema, en las escalas espacial y temporal del planeta, tomando en cuenta las especies, los enfoques taxonómicos. Este enfoque integral permitirá, por primera vez, un modelización planetaria basada en la realidad de la complejidad biológica del ecosistema.

Reuniendo 12 disciplinas científicas y las últimas tecnologías de recolección de plancton, secuenciación de ADN, imágenes automáticas, bioinformática y física, para un estudio holístico (biología, química, física) del Océano, estas investigaciones son un paso crucial en la comprensión y el modelado del sistema de la Tierra.Este ambicioso proyecto multidisciplinario reunirá a una veintena de laboratorios en el mundo, así como la Fundación Tara, bajo la co-supervisión del CNRS, CEA, IRD, 5 universidades francesas y el EMBL.

Durante la última década, Francia ha adquirido los medios tecnológicos y conceptuales para comprender y modelizar un bioma planetario. Estos avances científicos, tecnológicos y conceptuales pioneros han sido publicados en las mejores revistas científicas.

Gracias a la inteligencia artificial, hoy se vislumbran descubrimientos imposibles de imaginar hace unos años. Impulsado por la determinación de Tara Oceans en innovar, explorar y entender, Global Ocean System Ecology & Evolution (GO-SEE) asume la ambición de crear en el mañana un centro de investigación europeo de excelencia en ecología y ecosistema global.

Del valor económico de los arrecifes de coral

¿Cómo evaluar un servicio prestado por un ecosistema a nivel local, regional, global? Los métodos varían, pero el principio de financiarización ha ganado las esferas de decisión política. Nicolas Pascal, economista ambiental especializado en ecosistemas costeros, es coautor de un estudio sobre el valor económico de los ecosistemas coralinos en los territorios franceses de ultramar. Este estudio es clave para la protección de los arrecifes, manglares y praderas marinas del ultramar francés y, potencialmente, del mundo. Explicaciones sobre el principio de valoración.

¿Por qué resaltar el valor económico de los servicios prestados por los arrecifes de coral y los ecosistemas asociados, los manglares y las praderas marinas, y por qué hacerlo ahora?

Se trata de proporcionar elementos fundamentales a los responsables de las políticas y a las partes interesadas. El objetivo es de apuntalar las políticas a favor de los arrecifes de coral y de los ecosistemas asociados. Su gestión sostenible beneficia a la economía local y su desarrollo.

Las primeras evaluaciones económicas de los arrecifes de coral se remontan a los años 90’s. Hasta ahora, el valor económico consideraba solamente los bienes comercializables. Pero los métodos han evolucionado. Nuestra valoración en los Territorios de ultramar, que se ha extendido durante cinco años, es una de las primeras en proporcionar cifras y análisis tan precisos.

¿Cómo se cuantifican estos servicios prestados por los arrecifes de coral?

Estos servicios a veces ya están cuantificados en el PIB, como la pesca y la acuicultura. Con respecto a la relación entre el turismo y la buena condición de los arrecifes, realizamos encuestas directamente con los usuarios: nivel de satisfacción, índole de los gastos, opinión sobre el buen tratamiento de los arrecifes...Hemos creado metodologías más específicas y adaptadas para los servicios de protección costera.

Sabemos, por ejemplo, que los arrecifes de coral y los manglares absorben la energía de las olas, especialmente durante las tormentas, protegiendo así el litoral, las playas, la infraestructura y las actividades humanas.

Además, los manglares y las praderas marinas capturan el CO2. Es el servicio del secuestro de carbono. Estos métodos, adaptables a nivel internacional, permiten cuantificar y evaluar de manera económica estos beneficios.

La solicitud inicial provino de los ministerios de Medio Ambiente y de Ultramar que necesitaban nuevos elementos para elaborar sus estrategias, sus presupuestos y destacar la importancia de los arrecifes de coral a escala francesa y mundial: contribución a la economía nacional, creación de empleo, protección de la infraestructura. Las solicitudes locales son también fuertes; los arrecifes coralinos llegan a ser percibidos como algo más que simples reservas de biodiversidad.

La expresión inglesa "money talks” adquiere todo su significado aquí. Resulta más fácil presentar un proyecto cuando contribuye del 4 al 6% del PIB, como es el caso en las pequeñas islas francesas del Pacífico.  Genera localmente 150 millones de euros anuales gracias al turismo, y permite mantener más de 5,000 empleos directos.

Los beneficiarios pueden así estructurar nuevos mecanismos de financiamiento para la conservación de los arrecifes y de los ecosistemas. El turismo se beneficia directamente de los servicios prestados por los arrecifes en buenas condiciones. Vale también para los contratistas, los terratenientes y los pescadores.

Algunos datos:

▪ 1,300 millones de euros, es el valor anual de los servicios prestados por los ecosistemas coralinos franceses ultramarinos, o sea fuera de Europa. Son 460 millones de euros solo para la Polinesia Francesa. El servicio de turismo azul, vinculado a la belleza escénica y la biodiversidad excepcional, genera 315 millones de euros anuales, con un total de 1 millón de usuarios y 2,800 empleos directos.

▪ 215 millones de euros al año; Este servicio de pesca comercial, alimentaria, recreativa y acuícola, permite que 14,000 pescadores profesionales obtengan ingresos.

▪El valor económico del servicio de captura de CO2 para manglares y praderas marinas, que abarca 35,500 y 68,000 hectárea en aguas francesas de ultramar, se estima en 175 millones de euros cada año. En total, estos ecosistemas almacenan unos 80 millones de toneladas de CO2.

▪ Al absorber hasta el 90% de la energía de las olas y así reducir el daño a los desarrollos costeros durante las inundaciones o eventos climáticos extremos, los ecosistemas coralinos son una fuente de ahorros significativos estimados en 595 millones de euros anuales. Actualmente, mas de 87,000 hogares se benefician de esta protección natural.

Coiba, Panamá​​

30 de agosto. El sonido de un motor que se acerca. El pequeño anexo neumático de Tara regresa con un puñado de investigadores-buzos. Apenas a bordo, les llueven las preguntas de aquellos que permanecieron en la goleta. "Entonces, ¿cómo fue?". Son preguntas sobre el paisaje submarino y sobre el panorama en superficie. Este archipiélago panameño de Coiba es visualmente impactante. Una multitud de islas rocosas cubiertas por una densa jungla, erguidas sobre aguas de color turquesa. Un ambiente de mundo perdido donde nuestra imaginación bien podría hacer surgir unos pterodáctilos.

Después de la descripción del entorno, los investigadores se enfrentan a otra pregunta, también recurrente: "¿Hay blanqueamiento?" En cada isla visitada por Tara, es como un sorteo. Resulta imposible saber de antemano si el sitio está afectado un poco, mucho o dramáticamente, por el fenómeno.

Corales en riesgo.

Para entender el fenómeno de blanqueamiento, debemos volver a lo que es la base del arrecife: el pólipo coralino, un minúsculo animal que se asocia con una microalga, la zooxantela. Una relación simbiótica, cada uno aprovechando esta asociación: la zooxantela proporciona al pólipo la energía generada por la fotosíntesis. El pólipo le ofrece a cambio un refugio seguro en la ganga de piedra caliza que construye pacientemente.

Pero cuando el pólipo sufre una alteración externa, se separa del alga, revelando su esqueleto calcáreo completamente blanco. "Dado que el pólipo obtiene más del 90% de su energía de la zooxantela, el morirá si la situación no vuelve a la normalidad en un plazo de 15 días”, explica Serge Planes, director científico de la expedición Tara Pacific.

Entre las perturbaciones que pueden conducir al blanqueamiento, un recién llegado ha llevado el fenómeno a una escala sin precedentes: el aumento de la temperatura del agua. Cuando se eleva unos grados por encima de lo normal, todo el arrecife puede perder su color. Si esto se repite con frecuencia, las colonias de coral mueren, y desaparecen definitivamente.

En 1998, el fenómeno toma por primera vez una escala dramática. "En el espacio de seis meses, 18 a 20% de los corales del planeta han desaparecido. Fue una primera ola masiva que afectó tanto al océano Índico como al Pacífico. Fue la primera de una larga serie, la culpa de un cambio climático con efectos cada vez más presentes”.

A principios del 2018, un estudio publicado por la revista Science estima que un arrecife sufre ahora un blanqueamiento severo cada seis años, en promedio. Es demasiado frecuente para que el coral se recupere. Y recientemente, el fenómeno ha tomado un nuevo giro.

Al mismo tiempo que la expedición Tara Pacific, parte de los arrecifes del planeta experimenta unos blanqueos repetidos, casi ante los ojos de los científicos de la misión. “Hasta ahora, el fenómeno era masivo, a gran escala. Desde 2015, vemos burbujas de agua caliente, de unos cientos de kilómetros, que causan blanqueamientos muy localizados".

Por lo tanto, los buzos de Tara pudieron tanto admirar unos arrecifes sanos, en las Islas Cook y Nueva Caledonia, por ejemplo, como auscultar desastres como en Samoa, donde más del 90% de corales ha muerto.

El blanqueamiento no era inicialmente el estudio principal de la misión. “Comparamos el microbioma del arrecife, el conjunto de los microorganismos asociados, en los diferentes sitios estudiados. Lo que nos interesa sobre todo es identificar el componente estable, la parte del microbioma común a todos los arrecifes. Pero por supuesto, también miraremos de cerca los sitios blanqueados. Veremos si su microbioma presenta una peculiaridad en comparación con los demás sitios".

Las respuestas, probablemente, provengan luego de los miles de muestras de Tara Pacific, abriendo unas pistas que requerirán nuevos estudios más específicos. Es indispensable tener la esperanza de comprender el fenómeno y anticipar el desastre biológico que se avecina. Los arrecifes de coral del planeta cubren solo el 0,2% de la superficie de los océanos, pero albergan un tercio de la biodiversidad marina.

Yann Chavance