A desastrosa temporada de caranguejos Dungeness 2015-16, atrasada e reduzida por uma proliferação sem precedentes de algas tóxicas, é uma lembrança amarga para a indústria pesqueira da Costa Oeste. O culpado foi o ácido domóico, uma potente neurotoxina produzida por algas marinhas e descoberta em 1987 como a causa do envenenamento por amnésia.

Os cientistas da UC Santa Cruz fizeram progressos substanciais na compreensão e previsão das condições que levam a grandes florescimentos de algas produtoras de toxinas (diatomáceas chamadas Pseudo-nitzschia ) Mas um aspecto dessas proliferações de algas tóxicas, que afetam a vida selvagem, bem como pescarias economicamente importantes, permanece um mistério:como as algas produzem ácido domóico e o que desencadeia sua produção?

Marilou Sison-Mangus, professor assistente de ciências oceânicas na UC Santa Cruz, explica que nem sempre as algas produzem a toxina. "Há flores de Pseudo-nitzschia a cada primavera e verão ao longo da costa da Califórnia, mas a toxicidade varia muito, "ela diz." Para a indústria de frutos do mar, esta toxina pode ter um grande impacto, portanto, queremos entender os mecanismos por trás de sua produção. É uma pergunta de 30 anos. "

Uma nova doação do Programa de Ecologia e Oceanografia de Flores de Algas Prejudiciais (ECOHAB) da NOAA financiará um projeto de pesquisa liderado por Sison-Mangus para responder a essa pergunta. Seus co-investigadores neste projeto interdisciplinar incluem o professor de química Phil Crews e o estatístico Juhee Lee, professor assistente de matemática aplicada e estatística. O subsídio da NOAA fornece US $ 130, 000 por ano durante três anos, mas apenas o primeiro ano de financiamento é garantido. O financiamento para os anos subsequentes depende da disponibilidade de futuras dotações da NOAA.

O laboratório de Sison-Mangus na UC Santa Cruz tem investigado o papel das bactérias na produção de ácido domóico por algas. Acontece que Pseudo-nitzschia em si mesma não possui todos os genes necessários para sintetizar a toxina.

"Achamos que um dos precursores necessários para a síntese do ácido domóico é produzido por bactérias, "Sison-Mangus disse." Se for esse o caso, podemos ser capazes de usar a presença da bactéria como um marcador para prever a toxicidade das algas. "

Experimentos anteriores de Sison-Mangus e outros mostraram que culturas livres de bactérias de Pseudo-nitzschia não são capazes de produzir ácido domóico, enquanto a adição de bactérias às culturas restaura a produção de toxinas. Ela descobriu que as bactérias marinhas do filo Bacteroidetes, sozinho ou em combinação com outras bactérias, induzir consistentemente um grande aumento na produção de ácido domóico em culturas de três espécies diferentes de Pseudo-nitzschia.

Sison-Mangus também monitorou a proliferação de algas na Baía de Monterey e encontrou uma correlação próxima entre os níveis de ácido domóico e a presença de bactérias Bacteroidetes em associação com Pseudo-nitzschia. As imagens do microscópio eletrônico mostram as bactérias que vivem na superfície externa das células de algas.

"Sabemos que essas bactérias estão associadas a proliferações tóxicas no oceano, e sabemos que eles causam aumento de toxicidade no laboratório, mas não conhecemos os mecanismos de produção de toxinas, "Sison-Mangus disse.

Uma parte do novo projeto de pesquisa se concentrará em desvendar os detalhes de como as algas e as bactérias interagem para produzir o ácido domóico. Outra parte do projeto usará os dados de monitoramento da Baía de Monterey para avaliar como essa interação se encaixa no contexto mais amplo de muitos fatores físicos e ambientais, como temperatura da água e níveis de nutrientes, também conhecido por influenciar a proliferação de algas tóxicas.

Classificando os efeitos de vários fatores, tudo variando simultaneamente em um sistema complexo, é um desafio. Mas esta é a área de especialização de Juhee Lee, e ela desenvolveu uma abordagem de modelagem estatística bayesiana que ajudará os pesquisadores a entender como todos esses fatores interagem para influenciar o desenvolvimento de uma proliferação de algas tóxicas.