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Las bacterias oceánicas entregan paquetes de alimentos a organismos marinos
Una nueva investigación del Instituto de Tecnología de Massachusetts revela que las cianobacterias marinas, cuya masa corporal forma la base de la cadena alimentaria oceánica, también alimenta a los organismos marinos de otra forma: entregan "paquetes de alimentos" repletos de carbono y otros nutrientes.
Las bacterias liberan vesículas lipídicas (sacos esféricos que contienen proteínas y material genético en forma de ADN) y ARN, que los investigadores sugieren que proporcionan un medio de transferencia de genes en las comunidades bacterianas y también podrían actuar como señuelos para los virus.
Las cianobacterias marinas son como las plantas oceánicas diminutas porque producen su propia comida rica en carbono a partir de la fotosíntesis, que utiliza la luz solar y el CO2. Por lo tanto, a través de su propia masa corporal, proporcionan a la cadena alimenticia del océano compuestos orgánicos y también oxígeno como subproducto de la fotosíntesis.
En una edición reciente de Ciencia, Sallie W. Chisholm, profesora del departamento de ingeniería civil y ambiental del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), y sus colegas informan cómo descubrieron un gran número de vesículas extracelulares, cada una de aproximadamente 100 nanómetros de diámetro, vinculadas a los dos tipos más abundantes de cianobacterias, Prochlorococcus y Synechoccocus.
Vesículas extracelulares por primera vez vinculadas a bacterias oceánicas
El conocimiento de que las bacterias liberan vesículas extracelulares ha existido desde la década de 1960, pero esta es la primera vez que se ha observado en bacterias oceánicas.
El equipo encontró las vesículas en cultivos de cianobacterias y también en muestras tomadas de las aguas ricas en nutrientes alrededor de la costa de Nueva Inglaterra, así como las aguas escasamente nutritivas del Mar de los Sargazos, en el medio del Torbellino del Atlántico Norte.
Cuando los probaron en el laboratorio, encontraron que las vesículas eran estables y podían durar 2 semanas o más, ofreciendo suficiente carbono para sostener el crecimiento de bacterias que no usan la fotosíntesis.
El descubrimiento cambiará la manera en que pensamos sobre el ciclo alimentario del océano
Descubrir que estas vesículas son tan abundantes en los océanos significa que tenemos que cambiar nuestra forma de pensar sobre ellas y su papel en el ciclo alimentario del océano, un mensaje clave del estudio.
Sabemos poco acerca de cómo contribuyen a la circulación y el suministro de carbono orgánico disuelto en los ecosistemas marinos. Podrían ser una forma importante en que los organismos en el mar intercambian genes y otros materiales esenciales, energía e información.
Cuando analizaron el material genético en las vesículas tomadas del agua de mar, el equipo encontró ADN de una amplia gama de bacterias, lo que sugiere que muchas de ellas producen vesículas.
Sólo ProchlorococcusLa producción mundial asciende a unos billones de billones de vesículas por día, contribuyendo con una cantidad significativa de material rico en carbono a la escasez de nutrientes de los mares abiertos, señalan.
¿Cuál es la ventaja evolutiva de regalar alimentos en vesículas?
Pero ¿por qué una célula bacteriana está preparada para liberar un paquete de una sexta parte de su tamaño todos los días, especialmente en el ambiente escaso de nutrientes de mar abierto? Los investigadores se preguntaron por qué tomarían tal riesgo.
El Prof. Chisolm dice:
"Prochlorococcus es el genoma más pequeño que puede producir carbono orgánico a partir de la luz del sol y del dióxido de carbono y está empaquetando este carbono y liberándolo en el agua de mar que lo rodea. Debe haber una ventaja evolutiva para hacer esto. Nuestro desafío es descubrir qué es ".
Una explicación podría estar en el hecho Prochlorococcus se basa en bacterias no fotosintéticas para descomponer los productos químicos que son tóxicos para él; ha perdido la capacidad de hacerlo por sí mismo.
Así que tal vez, enviando pequeñas y sabrosas parcelas a sus vecinos no fotosintéticos, Prochlorococcus es mantener la relación mutuamente beneficiosa.
Otra idea que sugieren los investigadores es que las vesículas actúan como un señuelo para los depredadores. Bajo microscopios electrónicos pudieron ver cómo los fagos -virus que atacan a las bacterias- se unieron a las vesículas.
Una vez que un fago inyecta su ADN en una vesícula, se desarma efectivamente y se vuelve ineficaz; no puede reproducirse en una célula viva. Es como si la bacteria liberara las vesículas de manera similar a los aviones de combate que lanzan la paja para desviar los ataques de misiles.
La Iniciativa de Energía del MIT, junto con subvenciones de la Fundación Gordon y Betty Moore y el Centro de Oceanografía Microbiana de la Fundación Nacional de Ciencias, ayudó a financiar el estudio.
Mientras tanto, científicos de la Universidad de Copenhague informaron un estudio en el que mostraron cómo las bacterias marinas pueden ayudar a combatir infecciones difíciles, como las causadas por Estafilococos.
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