La Dra. Alejandra González Vásquez, académica del Departamento de Ciencias Ecológicas, se adjudicó uno de los 60 proyectos científico-tecnológicos seleccionados a nivel nacional por el Concurso FONDEF IDeA I+D 2020, línea temática: Adaptación al Cambio Climático y Desastres de Origen Natural, convocado por FONDEF- ANID.
La iniciativa “Quimeras: una Solución-basada en la naturaleza + (I+D) para restaurar ecosistemas intermareales con Lessonia spp, y reducir el impacto ecológico y socieconómico del cambio climático” fue uno de los 15 proyectos que se adjudicaron académicos de la Universidad de Chile y que buscarán su validación para convertirse en productos, servicios e innovaciones que contribuyan al desarrollo del país.
Descripción del Proyecto:
(Fuente: Dra. Alejandra González)
Chile posee una de las mayores superficies territoriales marina, con una alta dependencia a nivel económico, social y cultural, situación que nos hace altamente vulnerable al impacto del cambio climático. Sin embargo, estas grandes extensiones de fondos marinos, marismas y bosques de algas, podrían convertirse en una ventaja ya que secuestran entre 7-21 veces más CO2 que bosques terrestres, permitiendo reducir emisiones de gases de efecto invernadero. Basado en este conocimiento, los científicos nacionales a través de “El Plan de Adaptación al Cambio Climático en Pesca y Acuicultura” han propuesto “proteger estos ecosistemas que reducen la vulnerabilidad al cambio climático”.
Desde Arica a Tierra del fuego, la zona intermareal y submareal es dominadas por las especies fundacionales Macrocystis y Lessonia, es decir, ellas conforman los bosques marinos que además de proporcionar oxígeno y materia orgánica, generan hábitat para numerosos animales marinos como peces e invertebrados, sosteniendo grandes tramas tróficas. En relación el bienestar humano, estas macroalgas ayudan a reducir o mitigar la polución y cambio climático dado que utilizan nitratos, fosfatos y dióxido de carbono para vivir. Por otra parte, sus grandes tamaños y presencia en el borde costero estabilizan sustratos y reduce el embate del oleaje, generando un “rompe-olas natural” que evita el deterioro de las infraestructuras cercanas a la costa.
Por otra parte, sus tejidos están conformados por un coloide o sustancia química, que evita que sus ejes o ramas se quiebren por el azote de olas. Ese coloide es el alginato, que ha sido utilizado ancestralmente para producir espesantes, gelificante, estabilizante, adhesivos, y fertilizantes. Actualmente, tiene un gran valor económico ya que se utiliza en casi todos los productos que consumimos a diario ya sean en el área de la cosmética, alimenticia, farmacéutica, biomateriales como baterías, biomedicina, entre otros. Es decir, en el día a día consumimos algas pardas en casi todo lo que comemos o utilizamos. Adicionalmente, las especies chilenas poseen una mejor calidad de alginatos, por lo que están siendo utilizadas en biomedicina como matriz donde se insertan las células madres, generando una especie de cápsula que es depositada en el tejido del cuerpo humano que se quiere reconstituir.
Sus variadas aplicaciones han generado una alta demanda que crece exponencialmente, y que ha llevado que Chile sea uno de los principales países exportadores de alga seca o molida, que es procesada y comercializada a nivel mundial. Así su cosecha se ha convertido en la principal pesquería bentónica, que otorga numeras fuentes de trabajo. De esta manera las extracciones de algas pardas alcanzan las 400.000 ton/año que a nivel mundial provee del 10% de materia prima. Dada esta enorme demanda y cosecha la especie Lessonia se encuentra en status de sobreexplotación ya que presenta reducciones del tamaño poblacional, flujo genético y diversidad genética, impidiendo la recuperación natural de las poblaciones con riesgos de extinción. Esta situación deja también a las zonas costeras expuestas al oleaje, invasiones y a perturbaciones ambientales como polución y cambio climático.
El Estado de Chile ha generado estrategias de manejo de los bosques aplicando vedas biológicas y extractivas, e incentivando su cultivo para repoblar. Sin embargo, estas medidas no han sido suficientes para especies que poseen una lenta recuperación y no consideran dos factores relevantes de cualquier organismo como son la diversidad genética de los stocks explotados (reconocido como pilar de restauración), ni menos aún el clima futuro debido a cambio climático.
En este proyecto conjunto con la Dra. Fadia Tala (UCN), Dr. Julio Vásquez (UCN) y Dr. Bernabé Santelices (PUC), nos planteamos la necesidad de restaurar poblaciones de Lessonia para que sigamos siendo el país aventajado a nivel mundial. Sin embargo, la pregunta que emergió fue ¿queremos restaurar los bosques y la diversidad genética que había ayer, hoy o mañana? Es así como pensando en el mañana, esta propuesta apunta a utilizar en la restauración, algas que sean más robustas y que posean mayor capacidad de sobrevivir al cambio climático, creando consecuentemente ecosistemas más resilientes.
En nuestros trabajos previos habíamos descubierto que estas especies existe una característica fundamental cooperativa, así cuando dos individuos se encuentran físicamente (esporas, juveniles o adultos) en vez de competir por el espacio y sobrecrecer uno sobre el otro se fusionan. Este proceso, lo demostramos en distintos grupos taxonómicos de las algas, evidenciando una convergencia evolutiva que involucra cambios en las células y generación de nuevas conexiones intercelulares entre tejido proveniente de individuos distintos, cuya compatibilidad genética es fundamental para que el proceso no genere rechazo y muerte celular. Es como cuando en humanos se realiza un trasplante, que requiere que el donador sea compatible con el receptor para que no exista rechazo y el trasplante pueda funcionar. Al final, en algas el individuo se compone por más de un genotipo denominado quimera, en honor a los animales mitológicos híbridos con cabeza de león, vientre de cabra y cola de dragón.
Nuestros estudios de paternidad demostraron que un gran porcentaje de las poblaciones naturales de Lessonia (60-100%) eran quimeras, conformadas por individuos genéticos colindantes, y que en dichos ambientes presentaban mayor tamaño, capacidad de sobrevivir a herbivoria-competencia y en consecuencia un mejor hábitat para invertebrados y organismos asociados. En laboratorio, descubrimos que la distancia geográfica, asociadas a distancia genética nos permitía jugar, mezclando distintos genotipos y evaluando su desempeño. Todas nuestras pruebas evidenciaron que, al combinar cierto nivel de individuos emparentados, este generaba quimeras con mayor sobrevivencia, crecimiento, diversidad genética y capacidad de resistir a perturbaciones ambientales. Por lo que al confeccionar quimeras evitábamos tener que esperar varias generaciones para ver resultados y el cruce de individuos que no son de la misma población o especie ya que se desconoce el comportamiento de ellos en otros ambientes.
Esta base biológica nos llevó a generar un proyecto aplicado (FONDEF IDeA ID17I10080) que terminó este año, donde generamos individuos con mayor sobrevivencia y crecimiento, con el objetivo de repoblar áreas costeras con mayor biomasa. Este trabajo, nos permitió presentar una patente de la metodología (Patente-CL201701827) y verificar que las quimeras crecen a distintas escalas como es laboratorio, hatchery y en terreno.
Hoy, nuestro proyecto recién ganado (FONDEF ID20I10167) apunta a generar quimeras con mayor resiliencia a cambio climático (I+D) y restaurar ecosistemas intermareales de dos especies de Lessonia (solución basada en la naturaleza. Esta es una mirada a futuro a nivel biológico, ecológico y social, ya que nuestra apuesta es que las quimeras no solo permitirá que la restauración sea más exitosa, si no que esto se traduzca en un efecto sinérgico que mejore
a) Capacidad de adaptación frente al cambio climático dado el incremento en diversidad genética local al utilizar quimeras.
b) Biodiversidad dado por individuos más grandes y robustos que proveen hábitat y protegen a otros organismos marinos.
c) Beneficios a las personas a través de servicios ecosistémicos que estos bosques le proveen (recursos pesqueros, protección, estabilidad, etc.)
d) Mitigación a través del aumento de la captura y mantención de CO2, dado a la mayor cantidad de tejido fotosintético y mayor sobrevivencia de las quimeras.
Finalmente y de manera ambiciosa, queremos explorar si los beneficios de capturar y mantener CO2 permite generar nuevos negocios para el país como es el mercado global de los bonos de Carbono, bonos azules e iniciativas privadas/públicas. Por lo que la ejecución de este reto promoverá y potenciará el trabajo académico, la formación de capital humano, y la transdisciplina. A nivel externo, nos apoyan numerosas entidades como SUBPESCA, The Nature Conservancy (TNC), Fundación Punta de Lobos, Laboratorio Flores, ACUAIM, Comercializadora MGOS E.I.R.L, quienes a pesar de la crisis económica causada por la pandemia apostaron por esta propuesta.
