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Hidrobiológica

versión impresa ISSN 0188-8897

Hidrobiológica vol.21 no.3 México sep./dic. 2011

 

Avances en el estudio de los dinoflagelados (Dinophyceae) con la filogenia molecular

 

Advances on the study of dinoflagellates (Dinophyceae) with the molecular phylogeny

 

Fernando Gómez,1* David Moreira2 y Purificación López-García2

 

1 Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva, Universidad de Valencia, PO Box 22085, 46071 Valencia, España. e-mail: fernando.gomez@fitoplancton.com

2 Unité d'Ecologie, Systématique et Evolution, CNRS UMR 8079, Université Paris-Sud, Batiment 360, 91405 Orsay Cedex, Francia.

Recibido: 1 de julio de 2011.
Aceptado: 18 octubre de 2011.

 

RESUMEN

Este estudio revisa los avances en el conocimiento de los dinoflagelados con la aplicación de la filogenia molecular. La mayor parte de las secuencias disponibles corresponden a los genes que codifican los ARNs de la subunidades pequeña y grande del ribosoma (SSU y LSU rADN, respectivamente). El marcador LSU rADN, con una mayor variabilidad de algunos dominios, ha sido especialmente usado en la diferenciación de especies, mientras que el gen SSU rADN es más resolutivo para la comparación entre géneros y la delimitación de clados que equivaldrían a las familias. Estos marcadores no permiten resolver la relación entre los órdenes clásicos y el número de secuencias disponibles de otros marcadores es aún insuficiente. Peridiniales, Gymnodiniales y Blastodiniales son claramente polifiléticos y la discusión continúa en el caso de Prorocentrales y Gonyaulacales (Crypthecodinium, Thecadinium). Gymnodiniales es polifilético, pero en ningún caso las especies tecadas y atecadas aparecen en el mismo clado. Las diferencias en la tabulación suelen estar apoyadas por la filogenia molecular, mucho más que las diferencias en el hábitat, nutrición o apariencia general (i.e. Blepharocysta-Roscoffia). Los métodos habitualmente usados para la captura y la preservación del fitoplancton dejan detrás a una gran parte de la diversidad de dinoflagelados, en particular especies desnudas de pequeño tamaño y especies delicadas, así como multitud de especies parásitas o simbiontes de invertebrados o protistas planctónicos. Faltan secuencias representativas de numerosos géneros conocidos, muchas de las secuencias ambientales permanecen sin caracterización morfológica ni funcional, y amplias regiones oceánicas, especialmente aguas profundas y fondos oceánicos, permanecen casi inexplorados.

Palabras claves: Dinoflagellata, Dinophyceae, fitoplancton, filogenia molecular, sistemática.

 

ABSTRACT

This study reviews the advances on the knowledge of the dinoflagellates with the application of the molecular phylogeny. Most of the available sequences correspond to the genes that codify the small and large subunits of the ribosomal RNA (SSU and LSU rDNA, respectively). The LSU rDNA marker, with several highly variable domains, has been pref-erentially used for the species separation, while the SSU rDNA marker is more useful for the separation at the genus level or to establish clades that may correspond to family ranks. These markers are unable to solve the interrelations between the classical orders, and the available sequences of other markers are still insufficient. Peridiniales, Gymnodiniales and Blastodiniales are polyphyletic, and Prorocentrales and Gonyaulacales (Crypthecodinium, Thecadinium) are matter of debate. The clades of Gymnodiniales branched between clades of thecate dinoflagellates, although in no case armoured and unarmoured species branched in the same clade. In comparison with the type of habitat, nutrition or general appearance (i.e. Blepharocysta-Roscoffia), the differences in the tabulation are, in most of cases, supported by the molecular data. Unfortunately, the collection and preservation methods render our knowledge of a great portion of the dinoflagellate diversity, in particular small naked forms and delicate species, as well as parasites or symbionts in marine invertebrates or protists. Sequences are lacking of numerous of the known genera, clades exclusively composed of environmental sequences have not been yet characterized, and extensive ocean regions, especially the deep and bottom ocean, remain nearly unexplored.

Key words: Dinoflagellata, Dinophyceae, molecular phylogeny, phytoplankton, systematic.

 

Abreviaturas: LSU, subunidad grande; s.s., sensu stricto; rADN, ADN ribosómico; SSU, subunidad pequeña.

 

INTRODUCCIÓN

Los dinoflagelados presentan una gran diversidad morfológica y funcional: en su mayoría son unicelulares, pero algunos forman colonias o pseudocolonias. Pueden tener cloroplastos, aunque pocas especies son estrictamente fotoautótrofas, muchos son mixótrofos y un gran porcentaje son heterótrofos obligados (fagótrofos o parásitos osmótrofos). Son componentes importantes del plancton, tanto de aguas continentales como marinas. Los dinoflagelados con unas 2,000 especies conocidas, son junto con las diatomeas uno de los grupos más diversos y abundantes del plancton en ambientes marinos (Gómez, 2005). Pueden formar simbiosis con protistas e invertebrados marinos, incluyendo radiolarios, foraminíferos, gusanos planos, anémonas, medusas y moluscos bivalvos. Géneros como Symbiodinium Freudenthal son fundamentales para la formación y el funcionamiento de los arrecifes de coral. En general, presentes tanto como productores primarios, heterótrofos y parásitos, son esenciales en los ambientes acuáticos.

Los dinoflagelados poseen características morfológicas y ultraestructurales únicas como su núcleo. El dinocarión tiene un enorme genoma desprovisto de las típicas histonas eucariotas, no pierde la membrana nuclear durante la división mitótica y los filamentos de cromatina están permanentemente condensados. Las células móviles presentan dos flagelos bien diferenciados, un flagelo transversal y ondulado que se aloja en el cíngulo, y el otro flagelo más convencional, que se dirige posteriormente alojado en el sulco. Estos dos flagelos desiguales proporcionan a los dinoflagelados un característico movimiento rotacional que da nombre al grupo. Muchos dinoflagelados presentan vesículas que contienen placas de celulosa que les dan un aspecto rígido. En estos dinoflagelados tecados, el número, forma y ornamentación de las placas se utiliza para la determinación de las especies. En otros casos la cubierta celular es más fina y no permite distinguir fácilmente las placas, son los llamados dinoflagelados atecados o desnudos.

Unas 60 especies de dinoflagelados producen potentes toxinas citolíticas, hepatotóxicas o neurotóxicas peligrosas para los seres humanos y otros organismos (Alexandrium Halim, Dinophysis Ehrenberg, Gymnodinium catenatum Graham). La aparición de estas toxinas está asociada con la proliferación de microalgas dañinas (en inglés Harmful Algal Blooms), comúnmente denominada mareas rojas. Otros grupos de dinoflagelados han recibido especial atención por su emisión de luz, tales como Pyrocystis J. Murray ex Haeckel, Pyrodinium Plate y Noctiluca scintillans (Macartney) Kofoid, o bien las características peculiares de su núcleo han facilitado su uso como modelos en estudios genéticos (Crypthecodinium Biecheler).

El conocimiento de los dinoflagelados ha avanzado paralelamente a la tecnología disponible. Los primeros microscopios fabricados artesanalmente limitaban las observaciones a unos pocos investigadores (O.F. Müller, Ehrenberg). A partir de la década de 1880, los microscopios fueron más accesibles y el interés por los 'infusorios' hizo que el número de especies creciera rápidamente, especialmente en 1883 por los trabajos de Stein, Pouchet y Gourret. Sorprendentemente no fue hasta 1885 cuando se corregió un grave error, y es que hasta entonces se creía que los dinoflagelados poseían una corona de cilios alrededor del cíngulo, en lugar de un solo flagelo ondulante. Los Cilioflagellata pasarían a Dinoflagellata y el número de especies seguiría aumentando, especialmente gracias a autores como C.A. Kofoid, que homogeneizó la nomenclatura de enumeración de las placas tecales con su tabulación kofoidiana en series latitudinales. El uso de la tabulación, número y disposición de placas tecales para su clasificación se generalizó, gracias a minuciosos estudios de investigadores como E. Balech. A partir de los años 1960 aparecieron los primeros estudios de microscopía electrónica que permitieron detalladas observaciones de la morfología externa y cortes de su ultraestructura. La clasificación de los dinoflagelados ha unificado los taxones basándose en caracteres morfológicos que se consideraban diagnósticos para cada grupo. En el caso de los dinoflagelados tecados se ha usado la tabulación, pero resulta más difícil definir criterios para la clasificación de dinoflagelados desnudos, como en el caso del orden Gymnodiniales. Aunque dos especies tengan similar tabulación, en la taxonomía clásica basada únicamente en la morfología no podemos asegurar que realmente hayan evolucionado a partir de un antecesor común o si por el contrario se trata de una convergencia evolutiva. Mientras que en organismos macroscópicos cabe la posibilidad de estudiar su evolución a partir de fósiles, sólo un pequeño porcentaje de dinoflagelados dejan un registro fósil en forma de quistes, y reconstruir la morfología o tabulación que tuvieron a partir de sus quistes no es una tarea simple. Además de éstos y otros temas, quedan por resolver cuestiones básicas como el origen evolutivo de sus estructuras únicas como el flagelo transversal o la pérdida de histonas.

En las últimas décadas se ha avanzado en las técnicas de cultivo, lo que puede ayudar a conocer su ciclo de vida, pero son aún pocas las especies que se mantienen en cultivo de forma permanente y no sabemos si los estados de vida y morfología que presentan en cultivos son similares en la naturaleza, puesto que en los cultivos se puede favorecer a los morfotipos o estadios de vida de crecimiento más rápido. Muchas especies presentan estadios con grandes diferencias morfológicas entre juveniles y adultos, como las Noctilucales, lo que ha llevado a que una misma especie reciba diferentes nombres y sea incluso clasificada en diferentes órdenes (Gymnodiniumlebouriae Pavillard - Spatulodinium J. Cachon et M. Cachon). El estudio de todas estas cuestiones sobre la evolución de los dinoflagelados, las relaciones entre las especies, ciclos de vida en especies difíciles de cultivar, etc., se verá favorecido por la aplicación, especialmente en la última década, de técnicas de biología molecular. La filogenia molecular basada en la comparación de secuencias de ADN aparece como un nuevo recurso para avanzar en el conocimiento de los dinoflagelados. Este estudio pretende repasar el estado actual de la filogenia molecular y las perspectivas futuras.

 

APLICACIÓN DE LA FILOGENIA MOLECULAR

Los primeros estudios filogenéticos que requerían grandes cantidades de ADN se basaron en especies disponibles en altas densidades en cultivo como Crypthecodinium o Prorocentrum micans Ehrenberg (Hinnebusch et al., 1981). Dodge (1965) había propuesto un nuevo reino (Mesocariota), considerando que los dinoflagelados al carecer de histonas constituían un grupo intermedio entre procariotas y eucariotas. Las primeras secuencias de gen del ADN ribosómico 5S de Crypthecodinium mostraban que los dinoflagelados no constituyen un clado basal y que están claramente posicionados en el linaje eucariota (Hinnebusch et al., 1981). Sin embargo el gen ribosomal 5S con sólo 120 pares de bases es muy corto, por lo que contiene una información evolutiva muy limitada. Por esta razón se extendió posteriormente el uso del gen del ARN ribosómico de la subunidad pequeña del ribosoma (SSU rADN). Este gen se encuentra en todos los eucariotas, con un gran número de copias idénticas o similares y un mayor número de pares de bases que el 5S (~1800) (Hillis & Dixon, 1991). Otro gen que comenzó a usarse es el ARN ribosómico de la subunidad grande del ribosoma (LSU rADN), formado por varios dominios y que en general es menos conservado que el SSU rADN, presentando una mayor variabilidad. A partir de 1986, la nueva técnica de la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) permitió multiplicar exponencialmente el número de copias de ADN de una muestra, facilitando la secuenciación de genes a partir de pequeñas cantidades de ADN de partida. Hasta entonces, los dinoflagelados se habían relacionado con las cromofitas, con la mayor parte de las macrofitas y microalgas. Sin embargo, en los primeros análisis filogenéticos moleculares realizados, los dinoflagelados aparecían agrupados con los protozoos ciliados, y sorprendentemente más cercanos a los apicomplejos, esporozoos parásitos productores de enfermedades como la toxoplasmosis (Toxoplasma Nicolle & Manceaux) y la malaria (Plasmodium Marchiafava & Celli) (Gunderson et al., 1987; Sogin, 1989; Gajadhar et al., 1991; Lenaers et al., 1991). Cavalier-Smith (1991) propuso el término Alveolata para este grupo formado por dinoflagelados, apicomplejos y ciliados uniéndolos por la presencia común de una cubierta celular (anfiesma) muy compleja con unas vesículas aplanadas denominadas alvéolos debajo de la membrana celular. Posteriormente aparecerían parientes más cercanos a los dinoflagelados como el parásito de bivalvos Perkinsus Levine (Goggin & Barker, 1993), el flagelado parásito de dinoflagelados Parvilucifera Norén et Moestrup (Nóren et al., 1999), el flagelado heterótrofo de vida libre Oxyrrhis Dujardin (Saldarriaga et al., 2003a) y los ellobiópsidos Thalassomyces Niezabitowski y Ellobiopsis Caullery (Silberman et al., 2004; Gómez et al., 2009a). El Filo Alveolata está dominado por heterótrofos, en una gran parte parásitos osmótrofos y lejos de lo que comúnmente nos referimos con el término algas. Desde un punto de vista evolutivo el término 'algas dinoflageladas' o 'dinofitos' parece ser inapropiado.

El número de secuencias creció, especialmente con la contribución de Saunders et al. (1997) que obtuvieron secuencias SSU rADN de 31 especies pertenecientes a 18 géneros. En los árboles filogenéticos generados, usando a Perkinsus y los apicomplejos como grupo externo, Noctiluca Suriray ex Lamarck, aparecía en una posición basal al resto de dinoflagelados. Sin embargo, resultaba difícil esclarecer las relaciones filogenéticas entre los representantes de los principales órdenes, que aparecían en los árboles en una región donde se entremezclaban con bajo soporte estadístico, secuencias con ramas cortas. A este grupo que incluyó la mayor parte de las especies, Saunders et al. (1997) lo llamaron el complejo Gymnodiniales-Peridiniales-Prorocentrales (GPP). Tan sólo los miembros del orden Gonyaulacales, con ramas largas, formaban un grupo monofilético, con la excepción de Crypthecodinium, cuya posición es inestable.

A finales de la década de 1990 se realizaron los primeros estudios basados en la amplificación, clonación y secuenciación a partir de ADN ambiental, lo que permitió producir secuencias directamente a partir de material biológico retenido en filtros, sin identificar morfológicamente a los organismos de los que estas secuencias procedían (López-García et al., 2001). Muchas de las secuencias así obtenidas aparecían en las filogenias entre otras de dinoflagelados conocidos, lo que reveló que los dinoflagelados están ampliamente distribuidos en todas las regiones oceánicas y profundidades. En una posición basal a los dinoflagelados aparecían dos clados hermanos que recibieron el nombre de Marine Alveolate Group I y II (López-García et al., 2001). Gunderson et al. (1999) habían obtenido la primera secuencia de Amoebophrya Koeppen (orden Syndiniales), un endoparásito del dinoflagelado Akashiwo G. Hansen et Moestrup y de otras especies formadoras de mareas rojas. Amoebophrya se situaba entre Perkinsus y el grupo de dinoflagelados con Noctiluca en su posición más basal. Posteriores estudios confirmaron que los Grupos I y II de alveolados marinos están compuestos por dinoflagelados parásitos del orden Syndiniales (Skovgaard et al., 2005; Harada et al., 2007), y que los filtros habían retenido las pequeñas células infectivas que estos parásitos dispersan en gran número (Guillou et al., 2008).

En la filogenia de Saunders et al. (1997), las secuencias procedían de especies fotosintéticas disponibles en cultivo. Los únicos heterótrofos eran dos especies que excepcionalmente son fáciles de cultivar como Crypthecodinium y Noctiluca. Esto no representó la mayor parte de los dinoflagelados porque una gran parte de las especies son heterótrofas e incluso especies con cloroplastos no crecen bien en cultivo, lo que dificultó obtener grandes cantidades de ADN para los análisis moleculares. Surgió la necesidad de una técnica que permitiera obtener secuencias a partir de pocas células o idealmente a partir de una célula individual. Así, aparecieron publicaciones describiendo la obtención de secuencias a partir de una sola célula, una técnica conocida como single-cell PCR, bastante eficaz en el caso de ciliados o dinoflagelados, dado que contienen un gran número de copias de cada gen (Bolch, 2001; Ruiz Sebastián & Ryan, 2001). Esta técnica no se aplicó con éxito a muestras naturales hasta algunos años más tarde a partir de especímenes de Gyrodinium Kofoid et Swezy o Protoperidinium Bergh aislados en las costas (Hansen & Daugbjerg, 2004; Takano & Horiguchi, 2004). A pesar de ese nuevo avance se sigue manteniendo un sesgo en las secuencias disponibles hasta la actualidad, donde la mayor parte proceden de especies de aguas costeras disponibles en gran número, preferentemente cercanas a los laboratorios en latitudes templadas del norte de Europa, Norteamérica o Japón. Existe un déficit por tanto en especies oceánicas, regiones cálidas o de aguas profundas, y aún no disponemos de ninguna secuencia de muchos de los géneros de dinoflagelados conocidos, y no hay ninguna información sobre la morfología y ecología de linajes que hasta el momento, están exclusivamente representados por secuencias ambientales.

 

DINOFLAGELADOS BASALES

Los dinoflagelados se caracterizan por presentar un flagelo transversal ondulado y el dinocarión. Los alveolados basales a los dinoflagelados [Ellobiopsis (Fig. 1A-C), Perkinsus, Oxyrrhis (Fig. 1N)], comparten con ellos las células móviles con dos flagelos, uno de los cuales es anterior y recuerda al flagelo transversal ondulado de los dinoflagelados. La estructura del núcleo de esas especies tiene características típicas de eucariotas. En comparación con los dinoflagelados dinocariontes, en Syndiniales como Syndinium Chatton, el núcleo es más reducido, presenta histonas y un número menor de cromosomas que tienen forma de 'V'. Los dinoflagelados típicos, dinocariontes, carecen de centríolos. La mitosis syndinial se caracteriza por una membrana nuclear permanentemente cerrada, con un huso mitótico con sus centríolos sobre la parte interna de la membrana nuclear (Ris & Kubai, 1974).

Cachon & Cachon (1987) clasificaron los dinoflagelados parásitos en tres órdenes. El Orden 'Duboscquellales' agrupa parásitos parcialmente intra- o extra-celulares, divididos en las familias Amoebophryaceae (Amoebophrya) y Duboscquellaceae (Duboscquella Chatton [Fig. 1D-M), Duboscquodinium Grassé]. Los parásitos enteramente intracelulares (Syndinium, Ichthyodinium Hollande et J. Cachon, Hematodinium Chatton et Poisson) se clasificaron en Syndiniales. El orden Blastodiniales estaba constituido por parásitos siempre extracelulares como Blastodinium Chatton, Oodinium Chatton, Haplozoon Dogiel, Amyloodinium Brown et Hovasse, Piscinoodinium Lom o Chytriodinium Chatton. Fensome et al. (1993) habían propuesto incluso una nueva Clase, Blastodiniphyceae, para este grupo que posee el típico dinocarión. La clasificación tradicional a nivel de orden se basaba en la localización del parásito en su huésped (extra o intracelular) y a nivel de familia, frecuentemente en el ciclo de vida (tipo de esporogénesis, número de esporangios o quistes). Sin embargo, la filogenia molecular sugiere cambios sustanciales, ya que en los árboles filogenéticos, las secuencias disponibles de Blastodiniales se sitúan bien posicionadas en clados de dinocariontes de vida libre. Claramente este orden o clase no es monofilético y quedaría restringido al clado de Blastodinium, que presenta una tabulación más cercana a los Peridiniales (Skovgaard et al., 2007). El género Haplozoon forma un clado único, generalmente en una posición basal en el complejo Gymnodiniales-Peridiniales-Prorocentrales (GPP). El género Duboscquodinium no pertenece al Orden 'Duboscquellales', porque se sitúa entre los dinocariontes del género Scrippsiella Balech (Coats et al., 2010). Otros géneros de Blastodiniales como Amyloodinium, Piscinoodinium o Paulsenella Chatton, se sitúan en clados de Peridiniales y Dissodinium Klebs y Chytriodinium en Gymnodiniales. El orden Syndiniales (Marine Alveolate Group II) es el más próximo a los dinocariontes. Podemos dividir este orden en dos familias: Amoebophryaceae para Amoebophrya (parásito de dinoflagelados) y Hematodinium (parásito de crustáceos), y la Familia Syndiniaceae para el parásito de copépodos y radiolarios Syndinium (Skovgaard et al., 2005). El Orden 'Duboscquellales' (Marine Alveolate Group I) lo constituyen Duboscquella e Ichthyodinium, parásitos de ciliados y peces respectivamente (Harada et al., 2007; Yuasa et al., 2007) (Fig. 2).

Son muchos los dinoflagelados parásitos de los que desconocemos su posición taxonómica como Oodinium, un parásito de apendicularias y el primer dinoflagelado de vida parásita descrito. Los árboles filogenéticos muestran secuencias ambientales dentro de los grupos de 'Duboscquellales' y Syndiniales de los que desconocemos su morfología y función ecológica. Esta inexplorada diversidad la reflejan las secuencias presentes en aguas profundas e incluso en sedimentos de fondos oceánicos (López-García et al., 2001; Moreira & López-García, 2003). Por ejemplo hay decenas de especies aún no descritas pertenecientes a los clados de 'Duboscquellales' y Syndiniales, que parasitan a radiolarios (Dolven et al., 2007).

 

NOCTILUCALES

Noctiluca scintillans es el primer dinoflagelado conocido gracias a su gran talla, su bioluminiscencia y sus llamativas mareas rojas, ilustrado ya por Slabber en 1778 (Fig. 3A-B). Noctiluca scintillans es una de las pocas especies heterótrofas fáciles de cultivar, lo que ha facilitado los estudios de su morfología, ultraestructura y ciclo de vida. Las células reproductoras de Noctiluca tienen el dinocarión y dos flagelos, pero en el estadio adulto, el trofonte, carece de uno de los flagelos y aparentemente le faltan las histonas, aunque los estudios realizados en los años 70 necesitan actualizarse. Estas diferencias en sus estadios hacen que Noctiluca pueda verse como un típico dinocarionte, aberrante en su estadio adulto, o bien como realmente un dinoflagelado basal. En los primeros análisis filogenéticos, Noctiluca aparecía entre los dinoflagelados y Syndiniales (Amoebophrya) y Perkinsus, lo que sugiere una posición basal al resto de los dinoflagelados (Saunders et al., 1997; Gunderson et al., 1999). En la actualidad hay más de 100 secuencias disponibles de Noctiluca, pero su ubicación como un dinoflagelado basal o como un típico dinocarionte sigue siendo objeto de discusión. Saldarriaga et al. (2004) obtuvieron diferentes topologías a partir de las regiones SSU y LSU rADN, dependiendo del tamaño de las secuencias nucleotídicas o las especies incluidas en los análisis. Estos autores situaron a Noctiluca en el clado de dinoflagelados atecados, idea que justificaron basándose en la semejanza de los primeros estadios de vida de algunos Noctilucales con la forma de Amphidinium Claparéde et Lachmann y otros caracteres estructurales. En el Orden Noctilucales, además de Noctiluca scintillans (Familia Noctilucaceae), se han incluido a las Familias Kofoidiniaceae [ Kofoidinium Pavillard (Fig. 3K-O), Spatulodinium (Fig. 3C-J)] y Leptodiscaceae [Leptodiscus Hertwig (Fig. 3R-S), Scaphodinium Margalef (Fig. 3P), Abedinium Loeblich Jr. et Loeblich III (Fig. 3Q)]. Los análisis filogenéticos referidos tan solo incluían a Noctiluca, sin embargo consideramos que resultaría más resolutivo incluir en nuevos análisis, secuencias de los organismos cercanos filogenéticamente a Noctiluca. La primera filogenia que incluyó además de Noctiluca a otros Noctilucales mostró que las tres familias de Noctilucales se agruparon en un clado que, con moderado soporte, aparece en una posición basal al resto de dinoflagelados, y como un grupo hermano del resto de dinocariontes (Gómez et al., 2010b). Basados en esta filogenia, los autores proponen la existencia de tres Familias: Noctilucaceae (Noctiluca, Spatulodinium), Kofoidiniaceae (Kofoidinium) y Leptodiscaceae.

La filogenia molecular también permite verificar el ciclo de vida para esas especies no fácilmente cultivables o bien, para aquellas cuyas condiciones de cultivo inhiben la aparición de alguno de sus estadios o morfologías. Pouchet (1885) describió cómo una célula, con una morfología similar a Amphidinium, desarrollaba un tentáculo y se transformaba en la forma adulta típica de Spatulodinium. Autores posteriores (Pavillard, Lebour, Kofoid, etc.) lo consideraron especies diferentes y esas células pigmentadas del tipo de Amphidinium, recibieron el nombre de Gymnodinium viridis Lebour y posteriormente el de G. lebouriae, siendo consideradas sin ninguna relación con Noctilucales. La filogenia molecular ha confirmado que el estadio G. lebouriae se transforma en Spatulodinium, como puede observarse con especímenes vivos (Fig. 3C-G) (Gómez et al., 2010b). En toda la bibliografía precedente, los Noctilucales son considerados como heterótrofos, desprovistos de cloroplastos. Sin embargo, el estadio G. lebouriae presenta cloroplastos (Gómez & Furuya, 2007; Gómez et al., 2010b). Esto contrasta con los organismos basales a los dinoflagelados, que salvo raras excepciones (Chromera; Moore et al., 2008) carecen de cloroplastos. Spatulodinium se muestra como un modelo para el estudio del origen de los cloroplastos en los dinoflagelados (Gómez et al., 2010b).

La diversidad conocida de Noctilucales no se ha incrementado desde los trabajos de Cachon & Cachon (1967, 1969), pero son muchas las especies que aún no han sido descritas (Gómez & Furuya 2005, 2007; Gómez, 2010). La filogenia molecular avala esta diversidad, por ejemplo las dos secuencias disponibles de Spatulodinium, corresponden claramente a dos especies, cuando sólo está descrita la especie tipo: S. pseudonoctiluca (Pouchet) J. Cachon et M. Cachon ex Loeblich Jr. et Loeblich III. Noctiluca se sitúa entre las dos especies de Spatulodinium, lo que sugiere que Noctiluca ha derivado a partir de Spatulodinium y que probablemente Spatulodinium deba escindirse en 2 géneros (Fig. 2). Los Noctilucales, con una diversidad claramente infraestimada, constituyen un grupo esencial para reconstruir la evolución de los dinoflagelados.

 

DINOFLAGELADOS ATECADOS O DESNUDOS

Lindemann (1928) separó a los dinoflagelados en Thecatales y Athecatales. Esta separación definió dos grupos con muy diferente grado de conocimiento. En efecto, conocemos mucho mejor a los dinoflagelados tecados, porque resisten a la captura con redes y a la fijación con formalina y sus placas rígidas han facilitado su identificación y clasificación. En cambio, los dinoflagelados atecados son frágiles y se deterioran o destruyen fácilmente, haciendo difícil su identificación y encontrar caracteres diagnósticos para su clasificación. La descripción de especies, a partir de especímenes fijados, o bien especímenes vivos pero a menudo alterados por el estrés de la manipulación, hace que las descripciones sean muy incompletas. Sin duda, los dinoflagelados desnudos, tradicionalmente peor conocidos, se benefician más de las recientes técnicas de filogenia molecular, especialmente para definir los caracteres diagnósticos para su clasificación.

Los dinoflagelados más basales en la filogenia molecular, como los Syndiniales y los Noctilucales, carecen de las rígidas placas de celulosa de los dinoflagelados tecados. Esto podría sugerir que se trata de un carácter basal y que por tanto estos dinoflagelados desnudos son también basales entre los dinocariontes. No hay ninguna evidencia para afirmar eso, y al contrario, algunos dinoflagelados desnudos como Erythropsidinium P.C. Silva muestran orgánulos celulares muy elaborados (ocelo, pistón), lo que sugiere un mayor grado de complejidad evolutiva. Los primeros árboles ya mostraban que los dinoflagelados atecados forman clados que se dispersaban entre clados de tecados (Saunders et al., 1997). No hay por tanto un orden que agrupe a los atecados, ni siquiera el Orden Gymnodiniales es monofilético. Esto es lógico porque la separación entre dinoflagelados con o sin las rígidas placas de celulosa es pobre. Podemos ver en cualquier muestra con material vivo como durante la ecdisis, las células de Gonyaulax Diesing abandonan su teca y nadan temporalmente como dinoflagelados desnudos, y en el caso de la reproducción de Protoperidinium, al dividirse también abandonan su teca madre y surgen dos células desnudas que sintetizarán sus placas de celulosa en unos minutos. No debe resultarnos extraño que algunos clados de dinoflagelados desnudos aparezcan cercanos a tecados, y podemos especular que tuvieron un antecesor común y que en algún momento de su evolución dejaron de sintetizar las placas de celulosa. Hasta ahora todos los clados de dinoflagelados atecados, aunque dispersos entre tecados en el complejo Gymnodiniales-Peridiniales-Prorocentrales (GPP), están constituidos exclusivamente por dinoflagelados atecados que sugieren que el paso de tecado a permanentemente atecado o viceversa no es reciente en la evolución de cada uno de esos clados (Saldarriaga et al., 2004; Fig. 5).

La mayor parte de los dinoflagelados desnudos se agrupan en el Orden Gymnodiniales, definidos por la ausencia de placas de celulosa. En la clasificación clásica, la separación en familias dentro de Gymnodiniales se basaba en caracteres como la altura relativa del cíngulo (Amphidinium, Torodinium Kofoid et Swezy), número de giros del cíngulo (Cochlodinium Schütt, Warnowia Lindemann), o el grado de desplazamiento del cíngulo (Gymnodinium F. Stein, Gyrodinium). Sin embargo, la filogenia molecular no apoya este esquema clásico y los principales géneros como Gymnodinium y Amphidinium muestran ser polifiléticos (Fig. 5).

Por definición, el clado de los Gymnodiniales en sentido estricto es aquel que contiene a la primera célula gymnodinioide descrita, Gymnodinium fuscum (Ehrenberg) F. Stein 1878 (=Peridinium fuscum Ehrenberg). Los análisis filogenéticos de Daugbjerg et al. (2000) mostraron que las especies fotosintéticas de Gymnodinium disponibles en cultivos, aparecían en varios clados claramente separados. Surgieron los nuevos géneros: Akashiwo [Gymnodinium sanguineum Hirasaka (Fig. 4L)], Karenia G. Hansen et Moestrup (Gymnodinium breve Davis) y Karlodinium J. Larsen (Gyrodinium galatheanum (Braarud) F.J.R. Taylor), que difieren del clado de Gymnodinium s.s. (clado formado por G. fuscum) en la composición de pigmentos y la forma de la acrobase [una ranura en la superficie de la epiteca cerca del ápice, interpretada como una extensión del sulco (Biecheler, 1934)]. A medida que han ido apareciendo nuevas secuencias, especialmente de especies heterótrofas, el clado Gymnodinium s.s. ha crecido en número de especies, pero especialmente en su diversidad ecológica (Gómez et al., 2009b,c). Este clado incluye especies fotosintéticas, con la pigmentación más común con clorofila c y peridinina, aunque otros grupos tienen clorofila b (Lepidodinium Watanabe, Suda, Inouye, Sawaguchi et Chihara) o pigmentos aún no determinados [Pheopolykrikos Chatton, Polykrikos lebouriae E.C. Herdman] (Fig. 5). El clado Gymnodinium s.s. podemos considerarlo el Orden Gymnodiniales s.s. formado por varias Familias. Gymnodiniaceae constituida principalmente por especies fotosintéticas con la típica pigmentación con peridinina ( Gymnodinium, Paragymnodinium Kang, Jeong, Moestrup et Shin, Barrufeta Sampedro et Fraga) (Fig. 4A). Lepidodinium, con clorofila b, puede emplazarse en Gymnodiniaceae, o tentativamente en una familia independiente.

Muy cerca de Gymnodiniaceae se encuentran las formas pseudo-coloniales de Polykrikos Bütschli (Polykrikaceae) que han desarrollado unos orgánulos, los nematocistos, que recuerdan a los cnidocistos de las medusas (Fig. 4E-F). La Familia Chytriodiniaceae (Dissodinium, Chytriodinium) contiene especies ectoparásitas de huevos de crustáceos y en el caso de Dissodinium aún mantienen los cloroplastos (Fig. 4I, Gómez et al., 2009c). En ningún caso debemos confundir los quistes lunados de Dissodinium pseudolunula E. Swift (Fig. 4G-J) con algunos estadios de Pyrocystis (Fig. 6M). Sin ninguna duda el mayor grado de complejidad lo presentan las especies de la Familia Warnowiaceae (Proterythropsis Kofoid et Swezy, Warnowia, Erythropsidinium, Fig. 4B-D), todas con un ocelo con diferente grado de complejidad y en el caso de Erythropsidinium además con un pistón, un orgánulo que no se encuentra en ningún otro organismo conocido (Fig. 4D) (Gómez et al., 2009b).

De la separación de Gymnodinium, tras el trabajo de Daugbjerg et al. (2000) surgieron los nuevos géneros Karlodinium, Takayama de Salas, Bolch, Bores et Hallegraeff y Karenia que forman un clado con especies fotosintéticas con fucoxantina, considerado desde 2005 la Familia Kareniaceae. El Orden Brachidiniales y su Familia Brachidiniaceaem, se creó en 1972 para unos dinoflagelados aplanados con unas extensiones o brazos [Brachidinium F.J.R. Taylor (Fig. 4K), Asterodinium Sournia, Microceratium Sournia]. El estudio detallado de esos géneros mostró una gran semejanza con los caracteres diagnósticos de Karenia, lo que sugirió que algunas especies de Karenia, eran capaces de proyectar extensiones celulares o brazos en condiciones oceánicas, coincidiendo con la morfología de lo que conocemos como Brachidinium o Asterodinium. Gómez et al. (2005) sugerieron que Karenia debe considerarse como un sinónimo de Brachidinium, ya que este último tiene prioridad al crearse en 1963. La filogenia molecular ha confirmado esta hipótesis (Henrichs et al., 2011), y aunque es prematuro transferir todas las especies de Karenia a Brachidinium, sí que podemos considerar que la familia Brachidiniaceae y el orden Brachidiniales tienen la prioridad frente a la familia Kareniaceae.

Aun en la actualidad, los géneros Gyrodinium, Cochlodinium y Amphidinium se clasifican en la Familia Gymnodiniaceae, pero en la filogenia molecular no muestran ninguna relación con el clado de Gymnodiniales s.s., lo que sugiere familias independientes para cada género. La separación clásica entre Gymnodinium y Gyrodinium, basada en el grado de desplazamiento del cíngulo, no tiene ningún soporte de la filogenia molecular (Daugbjerg et al., 2000; Hansen & Daugbjerg, 2004; Takano & Horiguchi, 2004). Gyrodinium forma un clado de especies heterótrofas cuyo anfiesma presenta estrías longitudinales (Fig. 4M). El género Amphidinium basado en la altura relativa del cíngulo, tiene también carácter polifilético (Flø Jørgensen et al., 2004a). De la separación de las especies psammófilas de Amphidinium, han surgido nuevos géneros como Togula Flø Jørgensen, S. Murray et Daugbjerg y Apicoporus Sparmann, Leander et Hoppenrath (Flø Jørgensen et al., 2004b; Sparmann et al., 2008) (Fig. 4N-Q). En el caso de Togula la separación genérica se basa en la forma de bipartición de las células, un carácter morfológico difícilmente observable bajo el microscopio si no se disponen de cultivos. Si bien Amphidinium siempre se diferenció por su reducido episoma, Spiniferodinium Horiguchi et Chihara, con el cíngulo en una posición media, aparece en el clado de Togula en algunas filogenias, mientras que en otras se sitúa en el clado de Gymnodinium sensu stricto (Horiguchi et al., 2011) (Fig. 4O-P). Esto hace que la altura relativa del cíngulo no sea un carácter relevante para ese grupo. Como tendencia más habitual dentro de un mismo género, las especies simbióticas tienden a estar filogenéticamente separadas de las especies de vida libre. Esto ocurre por ejemplo con el simbionte de foraminíferos Gymnodinium bei Spero, recientemente transferido al nuevo género Pelagodinium Siano, Montresor, Probert et de Vargas, o bien con Scrippsiella nutricula (Brandt) Banaszak, Iglesias-Prieto et Trench, simbionte en cnidarios, que no está relacionada con las otras especies de Scrippsiella. Una excepción a esa tendencia es Amphidinium belauense Banaszak, Iglesias-Prieto et Trench, una especie simbionte en gusanos platelmintos pero que claramente pertenece al mismo clado de especies de vida libre de Amphidinium (Gast & Caron, 1993).

El género Cochlodinium está representado solo por tres especies en las bases de datos de secuencias (como GenBank), donde bajo el nombre de C. polykrikoides Margalef hay diferentes especies. Especies heterótrofas de Cochlodinium no están representadas, por lo que queda aún mucho por conocer y Cochlodinium no se puede adscribir a ninguna de las familias existentes de Gymnodiniales (Fig. 4R).

Los órdenes Ptychodiscales y Actiniscales incluyen especies atecadas, en general mal estudiadas, con un supuesto anfiesma rígido para Ptychodiscales y un endoesqueleto para Actiniscales. En el Orden Ptychodiscales Fensome et al. (1993), incluyeron a la Familia Brachidiniaceae (Brachidinium, Asterodinium), supuestamente con un anfiesma rígido. La filogenia molecular ya ha confirmado que Brachidinium no es más que una Karenia con extensiones celulares. Karenia es uno de los géneros mejor estudiados y nunca ningún autor hizo referencia a un anfiesma rígido en ese género. Fensome et al. (1993) también incluyeron en este Orden a la Familia Amphilothaceae (Amphilothus Kofoid ex Poche, Achradina Lohmann), basada en el género Amphilothus, que no ha sido observado en los últimos 100 años. Finalmente Fensome et al. (1993) definen la Familia Ptychodiscaceae como aquellos dinoflagelados atecados con un asfiesma rígido que no son ni Brachidiniaceae ni Amphilothaceae. En Ptychodiscaceae se incluyen los géneros Ptychodiscus y Balechina Loeblich Jr. et Loeblich III (Fig. 4S-U), que claramente no comparten ninguna semejanza morfológica y que difícilmente podrán tener alguna relación filogenética como para considerarlos de la misma familia.

En el orden Actiniscales que se han agrupado especies con un esqueleto interno (Achradina, Actiniscus Ehrenberg, Dicroerisma F.J.R. Taylor et Cattell) (Fig. 4V-X). Conocemos poco de la naturaleza de estos esqueletos y las diferencias morfológicas sugieren que no hay ninguna relación entre estos géneros. No hay disponible ninguna secuencia de estos géneros para poder verificar la hipótesis del origen independiente de los endoesqueletos. Por tanto estos Órdenes de dinoflagelados atecados, tanto los parásitos del orden Blastodiniales como las especies de vida libre de Ptychodiscales y Actiniscales, son muy probablemente un cajón de sastre donde se han agrupado géneros que no guardan ninguna relación filogenética. Ninguna secuencia de representantes de los órdenes Ptychodiscales y Actiniscales está disponible para poder confirmar esta hipótesis.

Los Suessiales son un grupo de dinoflagelados que poseen placas de celulosa relativamente más finas que las de los otros dinoflagelados tecados. Los llamados 'thin walled' tienen un mayor número de placas y su tabulación no se ajusta bien al esquema de nomenclatura kofoidiniana de series latitudinales. Aunque en el grosor y número de placas aparezcan como intermedios entre tecados y atecados, en ningún caso existen datos filogenéticos que apoyen esta hipótesis. Este orden toma su nombre a partir del género Suessia Morbey 1975 (non Deslongchamps 1855), sólo conocido a partir del registro fósil, por lo que siempre quedarán dudas sobre si realmente esos fósiles están relacionados con las especies actuales. El clado de Suessiales lo forman un grupo de una extraordinaria importancia ecológica, especialmente Symbiodinium que forma las 'zooxanthellas' en los corales. Bajo el nombre Gymnodinium bei, actualmente Pelagodinium, simbiontes de foraminíferos (Siano et al., 2010) y hay otras especies no descritas en radiolarios (Gast & Caron, 1996). En este clado también se incluye el ectoparásito de peces Piscinoodinium, la especie de vida libre fotosintética de mares polares Polarella glacialis Montresor, Procaccini et Stoecker y especies continentales de aguas salobres del género Woloszynskia R.H. Thompson, que actualmente se clasifican en el Orden Lophodiniales (Montresor et al., 1999; Levy et al., 2007). Estas especies politabuladas de Woloszynskia se han clasificado en los géneros de reciente creación Biecheleria Moestrup, Lindberg et Daugbjerg y Biecheleriopsis Moestrup, Lindberg et Daugbjerg. Otros géneros dulceacuícolas de vida libre, como Baldinia G. Hansen et Daugbjerg y Borghiella Moestrup, G. Hansen et Daugbjerg, aparecen como un clado hermano a los Suessiales (Siano et al., 2010).

 

PERIDINIALES

Con la excepción de los Suessiales, Dinophysales y Prorocentrales, los dinoflagelados tecados contienen cinco series latitudinales de placas: apicales ('), intercalares anteriores (a), precingulares (''), postcingulares (''') y antapicales o perisulcales (''''), junto con las series cingular y sulcal. Las primeras filogenias mostraban que la clasificación basada en la tabulación tenía una base filogenética (Taylor, 1999, 2004). Hay fórmulas de tabulación como: 4', 7'', 5''', 2'''', que es extremadamente común entre los Peridiniales, e incluye a especies que aparecen en clados diferentes. En el caso de las Peridiniales otras series de placas como las intercalares anteriores o las cingulares tienen mayor importancia. Tras Noctiluca, el primer dinoflagelado descrito fue Peridinium Ehrenberg, P. cinctum(O.F. Müller) Ehrenberg, que dio nombre a los dinoflagelados como peridiniáceas. Bajo el género Peridinium se han descrito unas 500 especies, pero progresivamente se ha escindido en géneros diferentes. Ya los primeros estudios mostraban que los Peridiniales eran un grupo polifilético, e incluso las especies del género Peridinium aparecían en clados separados (Saldarriaga et al., 2004; Logares et al., 2007). El género Peridinium s.s. quedaría exclusivamente para especies fotosintéticas de agua dulce con la tabulación de la epiteca 4', 3a, 7" para la especie tipo P. cinctum,y otras, que constituirían la Familia Peridiniaceae. Otros clados se diferencian en el número de placas intercalares anteriores como el grupo de P. umbonatum F. Stein (4', 2a, 7") y el grupo de P. polonicum Woloszyñska (4', 1a, 7") (Ki et al., 2011). El grupo de Peridinium quinquecorne Abé lo componen especies de aguas salobres que difieren también de otros Peridinium en el número de placas apicales (formula 3', 2a, 7"). Este clado es generalmente basal en el complejo GPP, a menudo como un grupo hermano de Crypthecodinium. Peridinium quinquecorne claramente requiere ser transferido a otro género como ya ocurrió con Durinskia baltica (Levander) Carty et Cox o Kryptoperidinium foliaceum (F. Stein) Lindemann. Todos estos géneros, junto con la especie psammófila Galeidinium rugatum Tamura et Horiguchi (Tamura etal., 2005) comparten además de la tabulación, la presencia de una diatomea endosimbiótica por lo que merecen la consideración como una familia independiente.

A partir de los años 70, las especies marinas de Peridinium se escindieron en el género Protoperidinium, que con unas 250 especies, es el género con el mayor número de especies (Balech, 1974). Los miembros de la Familia Protoperidiniaceae, Protoperidinium y el llamado Diplopsalis group (con hasta 11 géneros), se diferencian de Peridinium en el número menor de placas cingulares (Fig. 6B-C). En general, en los árboles filogenéticos basados en las secuencias SSU rADN de las especies de Protoperidiniaceae, éstas tienen ramas más largas que los otros Peridiniales, lo que puede inducir un artefacto conocido como atracción por ramas largas (Philippe & Adoutte, 1998) y a menudo Proroperidiniaceae forma un grupo hermano con los Gonyaulacales, también con ramas largas. El género Protoperidinium se ha separado en tres subgéneros, basados en el número de placas intercalares anteriores: La especie tipo P. pellucidum Bergh, subgénero Protoperidinium con tres intercalares anteriores (3a), subgénero Archaeperidinium Jbrgensen (2a) y subgénero Testeria Faust (1a). En el caso de las especies de Peridinium, las diferencias en el número de intercalares anteriores definían a los clados observados en los alineamientos (Ki et al., 2011). Sin embargo, la clasificación en subgéneros de Protoperidinium basados en el número de placas intercalares no está apoyada por la filogenia molecular, ya que los miembros del subgénero Protoperidinium aparecen en dos clados, y uno de ellos incluye a una especie de Testeria. La especie tipo de Archaeperidinium, Protoperidinium minutum (Kofoid) Loeblich III, aparece muy separada del resto de especies de Protoperidinium, junto a especies psammófilas como Herdmania Dodge (Fig. 6H) y Thecadinium dragescoi Balech. Recientemente el género Archaeperidinium se ha reinstaurado exclusivamente para la especie tipo, Protoperidinium minutum, pero no para el resto de las especies del subgénero Archaeperidinium, que aparecen dispersas en otros clados de Protoperidinium (Yamaguchi et al., 2011). Las especies psammófilas Herdmania y Thecadinium dragescoi, así como muchos tecados psammófilos presentan formas aplanadas, siendo difícil interpretar a qué serie pertenecen algunas de sus placas. Sin embargo la proximidad a Archaeperidinium (=Protoperidinium) minutum permite decantarse por una interpretación. Amphidiniopsis Woloszyñska es otro género psammófilo con una tabulación similar a estos anteriores (Fig. 6I). Este clado corresponde a Amphidiniopsidaceae, una familia separada de los clados de Protoperidiniaceae (Gómez et al., 2011a; Fig. 7).

A partir de especies como Peridinium trochoideum (F. Stein) Lemmermann, se estableció el género Scrippsiella para especies marinas planctónicas, y otros géneros como Ensiculifera Balech, y Pentapharsodinium Indelicato et Loeblich III, géneros derivados de Scrippsiella más conocidos por sus quistes calcáreos (Calciodinellum Deflandre, Pernambugia Janofske et Karwath, Leonella Janofske et Karwath) y el género bentónico Bysmatrum Faust et Steidinger. El género Thoracosphaera Kamptner, tipo de la Familia Thoracosphaeraceae u Orden Thoracosphaerales, en el pasado considerado un cocolitofórido, posee una cubierta calcárea que se asemeja a las Scrippsiella que forman quistes calcáreos. La filogenia molecular revela que estos géneros fotosintéticos conforman dos clados hermanos al que debemos añadir numerosos géneros heterótrofos y parásitos. Uno de los clados lo conforman los parásitos miembros de la familia Pfiesteriaceae (Pfiesteria Steidinger et Burkholder, Pseudopfiesteria Litaker et al., Cryptoperidiniopsis Steidinger, Landsberg, Mason, Vogelbein, Tester et Litaker, Luciella Mason, Jeon, Litaker, Reece etSteidinger), otros parásitos (Amyloodinium, Paulsenella), heterótrofos (Stoeckeria Jeong, J.S. Kim, J.Y. Park, J.H. Kim, S. Kim, J. Lee, S.H. Lee, J.H. Ha et W. H. Yih, Tyrannodinium Calado, Craveiro, Daugbjerg et Moestrup) y especies fotosintéticas como: Chimonodinium Craveiro, Calado, Daugbjerg, Hansen et Moestrup , Peridinium aciculiferum Lemmermann, Scrippsiella hangoei(Schiller) Larsen y Thoracosphaera. La presencia de este último género daría la prioridad a la Familia Thoracosphaeraceae para este clado.

Un segundo clado lo constituyen Scrippsiella y géneros afines (Calciodinellum, Pernambugia, Leonella), Peridiniopsis polonicum (Woloszyñska) Bourrelly y los parásitos Duboscquodinium y Tintinnophagus Coats (Coats et al., 2010). Estas especies constituirían la Familia Calciodinellaceae. Las especies simbiontes de cnidarios Scrippsiella nutricula o S. velellae Banaszak, Iglesias-Prieto et Trench, en el futuro deberán transferirse a otro género y familia. Pentapharsodinium, Ensiculifera y el género bentónico Bysmatrum, no pertenencen ni a las Familas Thoracosphaeraceae ni a Calciodinellaceae (Fig. 7).

El género Podolampas F. Stein y otros géneros caracterizados por la ausencia de un cíngulo (Blepharocysta F. Stein, Lissodinium Matzenauer, Gaarderiella Carbonell-Moore, Heterobrac-tum Carbonell-Moore, Mysticella Carbonell-Moore), conforman la Familia Podolampadaceae (Fig. 6D-E). La especie psammófila Roscoffia Balech coincide en la tabulación con Podolampadaceae, pero difiere en el hábitat y morfológicamente por la presencia de un cíngulo bien definido. Saldarriaga et al. (2003b) sitúan a Roscoffia (Fig. 6F), junto con el género Lessardia Saldarriaga & F.J.R. Taylor (Fig. 6G), en la Familia Podolampadaceae, pero esta relación entre Roscoffia y las podolampadáceas ha sido muy replicada (Schweikert & Elbráchter, 2004). Cuando las primeras secuencias de podolampadáceas típicas como Podolampas y Blepharocysta estuvieron disponibles, se demostró que Roscoffia era un miembro de Podolampadaceae (Gómez et al., 2010c). Lessardia aparece cercana al clado de podolampadáceas, pero su posición es variable y no está claro si debe incluirse en Podolampadaceae o mantenerse en la familia independiente Lessardiaceae (Fig. 7). Todas estas especies de Podolampadaceae son heterótrofas y algunas contienen microalgas simbiontes (Schweikert & Elbráchter, 2004) (Fig. 6D). Un clado bien definido lo forman las especies de Heterocapsa F. Stein, que conformarían la Familia Heterocapsaceae, con especies fotosintéticas planctónicas y una especie bentónica.

Blastodinium presenta células infectivas con una tabulación peridinioide y sus secuencias se sitúan entre los Peridiniales y Gonyaulacales en los árboles SSU rADN (Skovgaard et al., 2007). La Clase Blastodiniphyceae u Orden Blastodiniales, no tiene ninguna base filogenética, puesto que Blastodinium es una peridinial y no está relacionada con los otros géneros englobados en Blastodiniales (Fig. 6A). Otros Blastodiniales, Amyloodinium, Piscinoodinium o Paulsenella pertenecen a diferentes clados de Peridiniales y sólo Haplozoon forma un clado independiente y típicamente basal en el complejo GPP.

Las secuencias de las especies psammófilas Sabulodinium Saunders et Dodge o Adenoides Balech, forman linajes separados siempre cercanos a Peridiniales, pero sin ninguna relación clara con ninguna de las familias de Peridiniales. La familia de Heterodinium Kofoid, Heterodiniaceae, se ha clasificado en Gonyaulacales, pero su apariencia general y tabulación puede interpretarse como más cercana a los Peridiniales. A veces incluso con el uso de diferentes marcadores (actina, α- y β-tubulina, HSP90, COI, cyt b) es difícil establecer si un género pertenece al Orden Peridiniales o Gonyaulacales como en el caso de Azadinium Elbráchter et Tillmann (Tillmann et al., 2009). Son aún muchos los géneros de tentativos Peridiniales como: Amphidoma F. Stein, Cladopyxis F. Stein, Palaeophalacroma Schiller, Oxytoxum F. Stein o Corythodinium Loeblich Jr. et Loeblich III, de los que no disponemos de ninguna secuencia.

 

GONYAULACALES

Hasta 1980 los Gonyaulacales constituían la Familia Gonyaulacaceae dentro del Orden Peridiniales. Ahora que el Orden Peridiniales aparece polifilético, los Gonyaulacales constituyen uno de los grandes clados que merecen la consideración de un orden. En filogenias moleculares de SSU rADN los Gonyaulacales aparecen a menudo como un grupo hermano de Protoperidinium que también presenta ramas largas, lo que puede generar el artefacto de atracción de ramas largas (Philippe & Adoutte, 1998). Los géneros Thecadinium Kofoid et Skogsberg (Fig. 6R) y Crypthecodinium, se consideran como Gonyaulacales, pero en algunos árboles filogenéticos se alejan de los Gonyaulacales (Saldarriaga et al., 2004). Ambos géneros tienen una inusual tabulación que no se relaciona claramente ni con Gonyaulacales ni con Peridiniales. En ocasiones Crypthecodinium aparece en una posición basal en los Gonyaulacales o a veces basal al complejo GPP, a menudo como un grupo hermano del grupo de Peridinium quinquecorne y otros peridiniales con diatomeas simbióticas. Thecadinium es actualmente un género polifilético, ya que T. dragescoi en ninguna filogenia está relacionado con otras especies congenéricas y en el futuro deberá transferirse a otro género dentro de los Peridiniales. La especie tipo es Thecadinium kofoidii (E.C. Herdman) J. Larsen, próxima pero sin formar un clado con otras especies fotosintéticas como: T. yashimaense Yoshimatsu, Toriumi et Dodge. Estas especies de Thecadinium tienden a aparecer en una posición basal dentro del clado de Gonyaulacales.

El resto de Gonyaualcales están agrupados, pero la relación entre los clados no está bien resuelta (Fig. 7). La mayor parte de Gonyaulacales son fotosintéticos, y contienen numerosas especies tóxicas como Alexandrium, por lo que los Gonyaulacales están relativamente mejor estudiados que los otros órdenes. La especie tipo de este orden, Gonyaulax spinifera (Claparéde et Lachmann) Diesing, forma un clado con poco soporte estadístico con otras especies de Gonyaulax, como G. polygramma F. Stein, G. fragilis (Schütt) Kofoid y G. cochlea Meunier. La especie Lingulodinium polyedra (F. Stein) Dodge (=G. polyedra) y Amylax diacantha Meunier forman un clado separado de Gonyaulax s.s. que sugiere la consideración de una familia separada. Muchas de las especies de Alexandrium se describieron bajo el género Gonyaulax. La filogenia molecular no muestra una relación entre esos géneros que claramente deben estar en familias distintas (Saldarriaga et al., 2004). En las filogenias moleculares Alexandrium forma un clado bien definido junto con Pyrodinium y las especies tóxicas epifíticas: Coolia Meunier (Fig. 6T) y Ostreopsis J. Schmidt (Fig. 6U). Cercano a este grupo se encuentran las especies epifíticas de Gambierdiscus Adachi et Fukuyo. A falta de confirmación con la secuencia de Goniodoma F. Stein (Fig. 6S), podemos englobar a todas estas especies en la Familia Goniodomatacecae (Fig. 7).

Otro de los clados de Gonyaulacales lo conforman las especies del género Ceratium Schrank. La filogenia molecular muestra una marcada separación entre las especies de agua dulce y marinas, que se han transferido recientemente al nuevo Género Neoceratium F. Gómez, D. Moreira et P. López-García, con base en diferencias tanto en la tabulación como en el número de placas cingulares (Fig. 6N-P) (Gómez et al., 2010a). Sin duda ambos géneros constituyen la Familia Ceratiaceae, pero es difícil encontrar una relación con otras familias de Gonyaulacales.

Protoceratium reticulatum (Claparéde et Lachmann) Bütschli y las especies de Ceratocorys F. Stein (Fig. 6Q) difieren en su apariencia general e incluso en su tabulación. Sin embargo, la filogenia molecular muestra que esas especies han evolucionado a partir de un ancestro común y deberían clasificarse en la misma familia. La Familia Protoceratiaceae Lindemann (1928, p. 83) tendría la prioridad frente a Ceratocoryaceae Lindemann (1928, p. 98), pero la especie tipo de Protoceratium Bergh no está bien definida. Otro clado está formado por Pyrocystis, Fragilidium Balech ex Loeblich III y Pyrophacus F. Stein (Fig. 6J-L), que difieren en su morfología de otras Gonyaualales. Estos dos últimos géneros muestran una inusual multiplicación del número de placas. Pyrocystis tiene una tabulación más típica, pero las células forman unos quistes de dinosporina con alternancia de fases tecadas y atecadas (Fig. 6M). Este es sin duda el grupo morfológicamente más heterogéneo de Gonyaulacales, que podemos englobar en la Familia Pyrocystaceae. Los quistes secundarios del Dissodinium pseudolunula (Fig. 4G-J), un gymnodinioide parásito de ovocitos de copépodos, no se deben confundir con quistes lunados de Pyrocystis (Fig. 6M). Estrictamente, dado que Pyrocystis forma parte del Orden Gonyaulacales, el Orden Pyrocystales Apstein 1909 tendría prioridad con respecto a Gonyaulacales F.J.R. Taylor 1980. Algunos géneros monoespecíficos bentónicos como Halos-tylodinium Horiguchi et Yoshizawa-Ebata y Amphidiniella Horiguchi, aparecen con bajo soporte entre los Gonyaulacales, pero no se relacionan con claridad con ninguna de las familias conocidas de Gonyaulacales (Fig. 7).

 

DINOPHYSALES Y PROROCENTRALES

Los Dinophysales y Prorocentrales suelen ser aplanados lateralmente, generalmente una gran hipoteca que se separa en dos valvas con una sutura sagital. En Prorocentrum no hay un sulco o cíngulo aparentes y la orientación de los flagelos desmocontes, es diferente a los otros dinoflagelados (Fig. 8L-M). Los Dinophysales poseen un cíngulo y sulco (Fig. 8A-K). La típica nomenclatura de la tabulación kofoidiniana basada en series latitudinales no es válida en estos órdenes. Se especula que ambos órdenes deriven de un antecesor común, quizás un peridinioide que fusionó las placas de su hipoteca, pero no hay evidencias basadas en filogenia molecular (Saldarriaga et al., 2004). Si tenemos en cuenta que los Prorocentrales se agrupan en dos o tres clados dispersos por el complejo GPP, no es fácil afirmar que los Dinophysales y todos los clados de Prorocentrum deriven de un ancestro común.

Del orden Prorocentrales tan sólo tenemos información del género Prorocentrum. Las especies son fotosintéticas y generalmente fáciles de cultivar, por lo que hay un gran número de secuencias disponibles. Sin embargo eso no hace que este género quede libre de controversia, porque no está claro su carácter monofilético o polifilético. Las especies de Prorocentrum forman dos, y a veces tres, clados separados (Fig. 9). Uno de los clados lo conforman especies generalmente planctónicas, con una valva simétrica o asimétrica. En este clado está la especie tipo, P. micans Ehrenberg, y por tanto correspondería a Prorocentrum s.s. Un segundo clado lo conforman mayoritariamente especies con valvas simétricas y generalmente epibentónicas, representadas por P. lima (Ehrenberg) Dodge, también descrita bajo el género Exuviaella Cienkowsky. McLachlan et al. (1997) reinstauraron el género Exuviaella, pero basados en caracteres diagnósticos que no tienen una base filogenética. A pesar de los numerosos estudios morfológicos, la separación de Prorocentrum y Exuviaella necesita una mayor justificación. En el clado de P. lima también se incluyen especies de agua dulce (i.e., Prorocentrum foveolata Croome et Tyler) que podrían corresponder al género Haplodinium Klebs. A estos dos clados, debemos añadir un tercero formado por Prorocentrum panamense Grzebyk, Sako et Berland (Grzebyk et al., 1998; Murray et al., 2009; Cohen-Fernández et al., 2010). Si no podemos claramente demostrar que todos los Prorocentrum proceden de un ancestro común, es aún más complicado demostrar que Prorocentrales y Dinophysales comparten un origen común. Por el momento, en las topologías generadas con la región SSU rADN, los Dinophysales se ubican en clados con bajo soporte, como un grupo hermano del clado de P. lima (Gómez et al., 2011b).

El grupo de los Dinophysales, con unas 280 especies, destaca por su diversidad de formas, con especies heterótrofas, y otras con cloroplastos de diferentes orígenes o simbiosis con microalgas y bacterias diazotróficas. El género Dinophysis ha recibido una mayor atención porque algunas especies son tóxicas y son frecuentes en aguas costeras templadas. En cultivos se ha comprobado la formación de estadios en su ciclo de vida (small cells) que se habían considerado como especies diferentes (Reguera & González-Gil, 2001) (Fig. 8J). Hasta muy recientemente, especies con cloroplastos del género Dinophysis no se han podido cultivar de forma permanente, pero ha tenido éxito una técnica basada en la alimentación con el ciliado Myrionecta Jankowski con cloroplastos procedentes de la criptofita Teleaulax D.R.A. Hill (Park et al., 2006). Hasta hace un par de años las secuencias disponibles de Dinophysales estaban limitadas a algunas especies de Dinophysis con cloroplastos. Handy et al. (2009) y en mayor medida Hastrup Jensen y Daugbjerg (2009) proporcionaron las primeras secuencias de los géneros Amphisolenia F. Stein (Fig. 8A-B), Citharistes F. Stein (Fig. 8H), Ornithocercus F. Stein (Fig. 8F-G), Histioneis F. Stein (Fig. 8I) y numerosas especies de Dinophysis y Phalacroma F. Stein. Estos estudios han resuelto en parte el debate de la sinonimia de Dinophysis y Phalacroma, pero se complica porque las especies de Dinophysis se separan por el momento en al menos tres clados y Phalacroma en dos clados. La separación clásica entre Phalacroma y Dinophysis se basaba en la relativa altura del cíngulo (Fig. 8D, J-K). Hastrup Jensen & Daugbjerg (2009) comenten el mismo error y reinstauran el género Phalacroma para especies cuya epiteca no excede más de ¼ de la longitud total de la célula. La clasificación hasta entonces dividía a los Dinophysales en tres familias, la familia Oxyphysaceae (solo con Oxyphysis oxytoxoides Kofoid) que se suponía basal, la familia Amphisoleniaceae (Amphisolenia, Triposolenia, Fig. 8A-C) y Dinophysaceae para el resto de Dinophysales. Un estudio más reciente, incluyendo la secuencia de Oxyphysis Kofoid, muestra que tanto la reciente definición de Phalacroma, como la clasificación no son válidas. Oxyphysis, cuya epiteca excede más de ¼ de la longitud total de la célula (Fig. 8E), es muy cercana a la especie tipo de Phalacroma, P. porodyctium F. Stein, por lo que pertenece al género Phalacroma (Gómez et al., 2011b). Los Dinophysales aparecen en tres clados, un clado basal para la familia Amphisoleniaceae y dos clados hermanos (Fig. 9). Uno para Phalacroma y Oxyphysis (excluyendo especies como Phalacroma argus F. Stein) que podemos nombrar como Oxyphysaceae, ahora que Oxyphysis es sinónimo de Phalacroma (Gómez et al., 2011b). El otro clado, la familia Dinophysaceae, lo constituyen los géneros Dinophysis, Histioneis, Ornithocercus y algunos Phalacroma como P. argus F. Stein. Este resultado es similar en la filogenia basada en el marcador LSU rADN (Park et al., 2011). En el género Dinophysis las especies con cloroplastos, típicamente la especies tóxicas (D. acuta Ehrenberg, D. caudata Kent, D. acuminata Claparéde et Lachmann), forman un clado bien separado de las especies heterótrofas, tales como: especies pertenecientes al grupo de Dinophysis hastata F. Stein. Sin embargo, todas esas especies no forman un clado bien definido, incluso especies antes consideradas como formas de D. hastata, son especies independientes y en clados bien separados [D. phalacromoides (Jbrgensen) F. Gómez, P. López-García et D. Moreira y D. uracanthoides(Jbrgensen) F. Gómez, P. López-García et D. Moreira]. Las especies heterótrofas de Dinophysis no se incluyen en un clado monofilético, por lo que serán necesarios más estudios antes de la posible separación genérica entre las especies con o sin cloroplastos (Gómez et al., 2011b).

A medida que se han ido obteniendo nuevas secuencias de géneros diferentes, la filogenia de Dinophysales se ha revelado especialmente compleja. Hasta el momento los Dinophysales han permanecido como el único de los órdenes clásicos con un carácter monofilético. Sin embargo, un reciente estudio muestra que especies del género pelágico Pseudophalacroma Jbrgensen y el género béntico Sinophysis D.S. Nie et C.C. Wang, forman dos clados separados que divergen del clado principal de Dinophysales sensu stricto (Gómez et al., 2012).

 

PERSPECTIVAS

La mayor parte de los estudios de dinoflagelados se han realizado a partir de material fijado y en muchas casos con muestras recogidas con red. Si bien los dinoflagelados tecados están relativamente bien estudiados, nuestro conocimiento es más limitado para las especies de menor tamaño y los dinoflagelados desnudos. La observación de muestras con material vivo es esencial para conocer esas especies que se alteran o desaparecen con la fijación. Grupos de parásitos o los Noctilucales tienen una diversidad claramente subestimada. La situación es similar para la filogenia molecular, donde además se añade un claro sesgo hacia las especies fotosintéticas. Las librerías de secuencias ambientales de SSU rADNs revelan que los dinoflagelados están presentes ampliamente en todo tipo de ambientes acuáticos, pero los estudios se han centrado en aguas superficiales y en zonas costeras. Tan sólo en la última década, varias decenas de nuevos géneros han aparecido en los estudios de especies psammófilas de zonas intermareales, pero son pocos los estudios morfológicos que se realizan en aguas oceánicas y sedimentos de aguas profundas. Quedan por tanto muchos ambientes por explorar.

Faltan aún secuencias de muchos géneros conocidos para completar los árboles basados en los genes SSU y LSU rADN. Las secuencias SSU rADN, más conservadas que las LSU rADN, son muy útiles para la diferenciación de géneros y familias, pero en algunos casos como en las especies de Neoceratium, las diferencias interespecíficas son muy escasas. El gen LSU rADN es más variable y útil para resolver las relaciones filogenéticas a nivel intragenérico. Saunders et al. (1997) mencionaron las dificultades para establecer las relaciones entre los clados de Gymnodiniales, Peridiniales y Prorocentrales. Hoy en día, a pesar del aumento de secuencias disponibles esta situación continúa y la mayor parte de los órdenes aparecen separados en numerosos clados, a veces con clados diferentes para un mismo género, como es el caso de Prorocentrum. Ni los genes SSU, ni LSU rADN permiten resolver las relaciones filogenéticas entre los órdenes clásicos. En especies muy abundantes o disponibles en cultivos ha sido posible utilizar una combinación de varios marcadores moleculares, pero es aún escaso el número de secuencias disponibles de otros marcadores (Hoppenrath & Leander, 2010). Además de las relaciones entre los órdenes, temas como el origen del flagelo transversal, la pérdida de histonas, el origen de la bioluminiscencia y los cloroplastos, y el desarrollo de orgánulos como nematocistos, ocelos o pistón, necesitan ser investigados.

 

AGRADECIMIENTOS

F.G. agradece el financiamiento del contracto JCI-2010-08492 del Ministerio Español de Ciencia y Tecnología. D.M. y P.L-G., están financiados por el CNRS y el programa ANR Biodiversity (ANR BDIV 07 004-02 'Aquaparadox'). Agracedemos a la Dra. M.E. Meave del Castillo la oportunidad de poder contribuir a este número conmemorativo.

 

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