miércoles, 1 diciembre 2021 04:17

Revelan que una especie bacteriana está formada por 4 grupos ecológicamente distintos

Una inmersión profunda en la genómica microbiana revela que una especie bacteriana está formada por cuatro grupos ecológicamente distintos con diferentes estilos de vida.

La bacteria SAR324 es inusualmente cosmopolita. En el giro subtropical del Pacífico norte del océano, los microbios tienden a permanecer localizados a diferentes profundidades. Pero SAR324 se puede encontrar en toda la columna de agua, desde la superficie cálida y bien iluminada, y hasta la zona del crepúsculo iluminada en azul, hasta la presión continua del abismo oscuro, a 4.000 metros de profundidad.

Los científicos se han preguntado, ¿cómo puede existir el SAR324 en tantos entornos tan variados? Ahora, un estudio reciente publicado en Microbiome ha descubierto que SAR324 abarca cuatro subgrupos, adaptados a diferentes profundidades oceánicas y que dependen de diferentes formas de vida.

Los microbios ayudan a regular el ciclo global del carbono, fijando, transformando y respirando carbono. Comprender los metabolismos que utilizan SAR324 y otros microbios podría informar a los científicos sobre los flujos de carbono en el medio ambiente. Además, el océano profundo es el depósito inorgánico de carbono más grande de la tierra; debido a que el SAR324, uno de los organismos más abundantes en las profundidades del océano, puede fijar carbono, el SAR324 puede influir en este depósito de carbono.

Para estudiar los estilos de vida de SAR324, el autor principal Dominique Boeuf, de la Universidad de Hawai, y sus colegas zarparon en cruceros de investigación en 2015 y 2016. Recolectaron muestras de los océanos comunidades microbianas periódicamente a diferentes profundidades. Para determinar la estructura del genoma de las células SAR324 y su expresión génica, el equipo luego secuenció los genomas comunitarios y expresó las transcripciones de genes (metagenomas, metatranscriptomas), así como los genomas de células individuales del SAR324 sin cultivar.

La constelación de datos le dio al equipo una resolución sin precedentes para estudiar la red de genes que contribuyen al metabolismo que pueden llevar a cabo las células SAR324 individuales.

Al analizar los metagenomas, metatranscriptomas y genomas unicelulares, Boeuf, entonces asociado postdoctoral en el grupo de Ed DeLong en la Universidad de Hawaii en Manoa, y sus colegas pudieron ver que SAR324 estaba formado por cuatro grupos o ecotipos ecológicamente distintos. Estos ecotipos se dividen en dos grupos principales: dos ecotipos habitan en las aguas superiores iluminadas por el sol (por encima de 200 metros) y tienen genes que apoyan un estilo de vida fotoheterotrófico.

En otras palabras, comen carbono si pueden obtenerlo, en lugar de hacerlo ellos mismos, pero usan la luz solar para ayudar en la lucha por sobrevivir cerca de la superficie. Los otros dos ecotipos, por otro lado, prosperan en la oscuridad, por debajo de los 200 metros. Tienen genes que sustentan una forma de vida quimiolitoautotrófica; pueden fijar dióxido de carbono, pero impulsan esa reacción de alta energía usando químicos inorgánicos simples que contienen azufre en lugar de luz.

Los científicos no sabían que el SAR324 englobaba estos diferentes ecotipos porque, históricamente, habían utilizado la secuencia de un «gen marcador», a saber, el gen del ARN ribosómico (ARNr) 16S, para marcar o identificar especies microbianas. Todos los SAR324 tienen genes de ARNr 16S muy relacionados, pero estos genes enmascaran la sorprendente diversidad de sus capacidades genómicas. Según Boeuf, los genes de ARNr 16S son como sellos en paquetes: concéntrese solo en los sellos y es posible que se pierda el rico contenido al que están adheridos.