¡Qué no me entere yo que ese pólipo pasa hambre! (Parte I)

Desde que el acuario es acuario, la alimentación ha sido uno de los factores clave en el mantenimiento y reproducción de aquellas especies de las que disfrutamos en nuestros tanques. En algunos casos, ha sido incluso el factor limitante tanto para lo uno, como para lo otro.  

En el caso de los corales, sobre todo en el de los no fotosintéticos, la alimentación es especialmente crítica (los de la familia Nephtheidae, Tubastreas,…). Muchos bellos ejemplares terminan todos los días muriendo de inanición en los acuarios por no ser alimentados correctamente. Pero no solo éstos, también los corales fotosintéticos, tanto blandos como LPS y SPS, además de una correcta iluminación, necesitan ser alimentados.  No solo de luz vive el coral.  

El plancton constituye una de las principales fuentes de alimento para los corales en la naturaleza. Evidentemente, su recolección no es una solución viable para la alimentación de estos organismos en el acuario, pero sí su cultivo. En la serie de artículos que empezamos con éste, vamos a ver algunos métodos relativamente sencillos para  el cultivo de fitoplancton y zooplancton.

Fig.1 Dendronephthya sp. (foto: Dani de Granada)

Fig. 2 Tubastrea sp.(foto: Joan Xavier)

1. El cultivo de fitoplancton. 

1.1. Conceptos básicos. 

El fitoplancton está constituido por un conjunto de microorganismos fotosintéticos unicelulares, por lo que el repaso de algunos aspectos de su crecimiento, entendido como crecimiento de una población, nos será muy útil a al hora de desarrollar una técnica de cultivo in Vitro.

Fig. 3 Algunos microorganismos fotosintéticos integrantes del fitoplancton (fotos: Cuco Piera).

Las poblaciones de microorganismos unicelulares, tanto procariotas como eucariotas, presentan un tipo de crecimiento característico llamado crecimiento exponencial. Este tipo de crecimiento esta muy bien estudiado y modelizado, y en el pueden diferenciarse varias fases: latencia, exponencial, estacionaria y de muerte.

Fig.4 Curva de crecimiento típica de una población de microorganismos unicelulares. Representación semilogarítmica de la concentración de los microorganismos frente al tiempo. 1 fase de latencia, 2 fase exponencial, 3 fase estacionaria, 4 fase de muerte.

La fase exponencial es aquella en la que los microorganismos se están dividiendo, y por tanto la población está creciendo. La velocidad de crecimiento va a depender de muchos factores, tanto ambientales (temperatura, pH, medio de cultivo) como del propio organismo. 

En la fase de latencia, los microorganismos están adaptándose al medio en el que se les ha inoculado, bien porque el medio de cultivo es distinto al de procedencia, bien por que se hallen en una fase de crecimiento distinta a la exponencial. Por tanto, cuando el inóculo se realiza a un mismo medio de cultivo desde una población en crecimiento exponencial, esta fase desaparece y se continúa por la fase exponencial. 

La fase estacionaria se alcanza cuando el medio de cultivo está agotado, y por tanto, la población de microorganismos no puede crecer, o bien por la acumulación de algún producto de desecho (metabolito) que inhibe el crecimiento. En esta fase, hay un equilibrio entre los organismos que crecen y los que mueren, manteniéndose la población estable. Si la fase estacionaria continúa en el tiempo se llega a la fase de muerte, en la que la población disminuye al romperse el equilibrio de crecimiento y muerte.

1.2. Métodos de cultivo. 

La introducción anterior era necesaria para entender la base de los cultivos de organismos unicelulares. Un primer método de cultivo es el cultivo por lotes (en inglés “batch culture”). En este método se realiza un inóculo en un medio de cultivo en las condiciones adecuadas y se desarrolla la colonia hasta que llega a la fase estacionaria, en la que la población es la máxima posible, momento en el que se realiza la cosecha. Es el método más sencillo, pero es discontinuo, lo cual obliga a tener varios cultivos desfasados unos con otros para asegurar que haya un suministro más o menos constante de fitoplancton. Un montaje práctico consistiría en colocar sobre un bastidor varias bolsas de cultivo en la que se hacen los inóculos en diferentes momentos, de manera que cuando el primer cultivo iniciado llegue a la fase de muerte y no sea productivo, y por tanto haya que empezarlo de nuevo, se puede seguir cosechando de los cultivos siguientes.

Cuando se usa este método, hay que coordinar el inóculo de los distintos lotes de manera que siempre haya algún cultivo en fase exponencial. Idealmente, todos los cultivos deberían estar en fase exponencial excepto el más antiguo, asegurándose así siempre la máxima producción de fitoplancton. Además, hay que tener en cuenta que cada vez que se extrae fitoplancton del recipiente de cultivo se saca también una parte del medio, por lo que el volumen va disminuyendo. 

Un método más eficiente que el cultivo por lotes es el cultivo continuo. En este método la población de un determinado cultivo se mantiene constante, es decir, en la fase estacionaria, mediante la extracción de microorganismos o “lavado” por un lado (los que se cosechan) y la reposición de medio de cultivo, de manera que el volumen del cultivo es constante. Esto está basado en lo que se conoce como “quimiostato”, método de cultivo en el que se controla la velocidad de crecimiento y la producción celular variando, por un lado, la velocidad de salida de microorganismos ( y reposición de medio de cultivo), y por otro, la concentración  del nutriente limitante. 

Tanto si la salida de microorganismos es mucha (diluyéndose el cultivo) como si es demasiado poca, se puede romper el equilibrio llegándose a la fase de muerte, aunque este rango es muy amplio. En cuanto a los nutrientes, hemos de procurar que el medio de cultivo permita un crecimiento tal que la concentración celular sea aceptable para usar el cultivo de fitoplancton como alimento. Como en condiciones normales no dispondremos de un equipo adecuado para medir esto objetivamente, se hará en base a la experiencia. En cualquier caso, más adelante daremos algunas notas sobre los medios de cultivo.

Fig. 5. Esquema de aparato para cultivo en continuo. Quimiostato.

 1.3. Condiciones de cultivo. 

Tanto si se hace un cultivo por lotes como un cultivo en continuo, las condiciones ambientales en las que se realicen son determinantes. 

En el colegio ya nos enseñaron que las necesidades perentorias de las plantas son el agua, la luz y el aire (oxígeno y CO₂). Bien, esto se puede hacer extensivo a cualquier organismo fotosintético. El agua va formar parte del propio medio de cultivo, por lo que por esto ya no nos tendremos que preocupar.  

La luz, sin embargo, tendremos que proporcionársela. Si se dispone de alguna ventana en la que no de el sol directamente, el recipiente de cultivo puede colocarse junto a ella y usar la luz natural. Si no, es necesaria una fuente de luz artificial, siendo muy adecuados los tubos fluorescentes o los PL, ya que no se calientan demasiado y se pueden colocar junto al cultivo, sin problemas para aprovechar al máximo la luz. 

El aire se puede introducir en el cultivo mediante un compresor y un difusor de madera (que proporciona un tamaño de burbuja menor), proporcionando además agitación en el cultivo, de manera que mantiene los microorganismos en suspensión y se homogeniza el medio. La introducción de CO₂, aunque es posible que aumente la producción de fitoplancton, muchas veces es innecesaria e incluso perjudicial por la bajada de pH que puede producir y, además, el propio aire ya contiene una concentración de este gas suficiente.

Otros factores importantes a tener en cuenta en las condiciones del cultivo son el pH y la temperatura. Los medios de cultivo los prepararemos en agua de mar preparada con sales comerciales, y éstas ya incorporan tampones de pH, por lo que este no debe ser un problema. La temperatura de cultivo adecuada esta en el rango normal de temperaturas que suele haber en cualquier casa (entre 18 y 25ºC), teniendo en cuenta que la iluminación hará que la temperatura del cultivo se incremente en algunos grados. Por tanto no debe ser un problema tampoco.

1.4. Medios de cultivo. 

Existen en el mercado multitud de medios de cultivo ya preparados, que contienen tanto los macro como los micronutrientes necesarios para tener una densidad de fitoplancton satisfactoria. En realidad no se diferencian mucho de los abonos completos que se venden para jardinería, a los que se añaden además algunas vitaminas. A continuación mostramos un ejemplo de medio de cultivo para fitoplancton.

Estos compuestos se diluirían en agua de mar sintética, como la que usamos normalmente en el acuario.  Las dos primeras sales, el nitrato sódico y el fosfato potásico, proporcionan los macronutrientes, en una concentración de 4.2 ppm de nitrógeno total y 0.19 ppm de fósforo total respectivamente.

1.5. El inóculo. 

Todo esto de lo que hemos hablado no sirve de nada si no hay algo que cultivar. El fitoplancton, claro.  

Se dispone de muchas cepas puras de microorganismos fotosintéticos en el mercado, a partir de las cuales comenzar el cultivo, por ejemplo: 

-         Skeletonema costatum

-         Dunaliella tertiolecta

-         Isochrysis galbana

-         Monochrysis lutheri

-         Nannochloropsis sp.

-         Tetraselmis sp.

El propio suministrador indica el modo de proceder para inocular e iniciar el cultivo, por lo que no habrá problemas al respecto. Esta es la manera más sencilla.

Se pueden hacer cultivos puros o conjuntos de varios de estos microorganismos, ya que las condiciones de cultivo idóneas para todos ellos son las mismas. 

Hay otra posibilidad que consiste en hacer un cultivo de plancton (conjuntamente fito y zooplancton) a partir de un inóculo conseguido en el mar. Solo hay que arrastrar cerca de la superficie del mar una manga de tela lo bastante tupida como para que los microorganismos que integran el plancton queden retenidos. La pega es que las concentraciones de plancton suelen ser bastante bajas, por lo que normalmente es necesario realizar el arrastre durante algunas millas para obtener una cantidad suficiente para el inóculo. 

Aunque puede no ser la mejor opción por el riesgo de entrada de organismos no deseados, si que constituye una experiencia recomendable, sobre todo si se dispone de un microscopio.

1.6. Conclusiones. 

Quizá, estemos dando una visión demasiado simplificada e idealizada del cultivo de fitoplancton, ya que en la práctica está lleno de dificultades, no ya desde el punto de vista del montaje, sino desde el punto de vista operacional. Es necesaria cierta experiencia previa para conseguir un cultivo de fitoplancton satisfactorio, sobre todo en continuo, por lo que puede que el neófito se tope con muchos más cultivos echados a perder de los que esperaba.  

Con esto no pretendemos desanimar a nadie, sino todo lo contrario, animar a todo aquel que guste de los retos y la experiencia.

Bibliografía. 

-         APHA-AWWA-WPCF,  “Métodos Normalizados Para Analisis De Aguas Potables Y Residuales”. Ed. DIAZ DE SANTOS, 1992

-         Brock, Madigan, Martinko, Parker,”Biología de los Microorganismos”, Ed. Prentice Hall International, 1998

-         www.garf.org

Texto: Cuco Piera