Resumen (Enero 29, 2006): Un grupo de científicos ha secuenciado y comparado los genomas de microbios planctónicos que viven a lo largo de toda la columna de agua en el océano Pacífico. Este estudio pionero arrojó nuevos conocimientos sobre la especialización de las comunidades microbianas en cada profundidad, desde 12 hasta más de 4 000; metros.





Basado en un informe NSF

Fitoplancton Crédito por la imagen: The University of Liverpool

Un grupo de científicos ha secuenciado y comparado los genomas de microbios planctónicos que viven a lo largo de toda la columna de agua en el océano Pacífico. Este estudio pionero arrojó nuevos conocimientos sobre la especialización de las comunidades microbianas en cada profundidad, desde 12 hasta más de 4 000; metros.

“Al leer la información almacenada en los genomas de la totalidad de las comunidades microbianas, podemos comenzar a medir el pulso de este ecosistema marino”, dijo Ed DeLong, de MIT, quien lideró el equipo de investigación. “Estas nuevas secuencias de ADN de las comunidades microbianas nos ayudarán a dibujar la imagen de cómo funciona ese mundo y proporcionarán importantes detalles sobre los jugadores involucrados y sus propiedades y actividades biológicas”.

DeLong y sus colaboradores informaron sobre sus hallazgos en el número del 27 de enero de la revista Science.

El equipo interdisciplinario de investigación secuenció un total de 64 millones de pares de bases, o sub-unidades, de ADN proveniente de microbios y virus que recogieron en cada profundidad. En el proceso, descubrieron miles de nuevos genes de nuevos y ecológicamente abundantes microbios y encontraron evidencia de intercambio genético frecuente entre organismos. El estudio reveló también variaciones en la composición genética a diferentes profundidades, incluyendo diferencias entre genes relacionados con el metabolismo del carbono y de la energía.

“Aunque son pequeños, estas diminutas especies microbianas son los motores de la biosfera, y en buena parte impulsan los ciclos de materia y energía en el mar”, dijo DeLong.

La vida en el límite. Visión del polo sur desde el espacio. Crédito: NASA

Por ejemplo, los microbios cercanos a la superficie poseen más genes dedicados a incorporar hierro, un elemento de principal importancia, necesario para el crecimiento en esa zona. Los genomas de organismos que se encuentran debajo de las más profundas y oscuras capas del océano, mostraban niveles casi epidémicos de ADN asociados con “genes saltarines”, o fragmentos de ADN que pueden moverse de una parte a otra del genoma.

Los ecologistas microbianos han tenido herramientas y técnicas bastante rudimentarias para trabajar en sus investigaciones hasta la fecha, dijo DeLong. Pero ahora, con la capacidad de secuenciar enormes cantidades de ADN en tiempos cada vez más cortos, la ciencia está empujando hacia delante.

DeLong y sus colegas vieron una oportunidad única para un estudio de “comprobación de principio” al combinar nuevos perfiles genómicos microbianos con décadas de datos recogidos en la Estación ALOHA, un lugar de investigación de la serie HOT (Hawaii Ocean Time = Tiempo Oceánico de Hawai) financiado por la NSF (National Science Foundation = Fundación Nacional de Ciencias). Desde 1988, los investigadores de HOT han catalogado información sobre los parámetros biológicos, químicos y físicos del océano que los rodea, haciéndolo uno de los lugares más comprehensivamente caracterizados de los mares.

“La estación ALOHA es una región bien estudiada del océano abierto, en lo relacionado con la ecología planctónica, la biogeoquímica y la oceanografía física, haciéndolo un lugar ideal de recolección para este trabajo”, dijo Philip Taylor, director del programa de oceanografía biológica de NSF, que co-financió el trabajo.

“El programa HOT proporcionó la oportunidad de colocar nueva información sobre la distribución en profundidad de los genes en un contexto medioambiental. Este enfoque transformó lo que sabemos sobre la ecología y la evolución de la vida microbiana en el océano”, dijo.

Los microbios terrestres ayudan a limpiar el agua y el aire y a regenerar los nutrientes utilizados por toda la vida. Los microbios planctónicos, organismos microscópicos que flotan libremente en los océanos, ayudan a mantener el balance ambiental e impulsan los ciclos biogeoquímicos planetarios del carbono, del nitrógeno, del oxígeno y del azufre.

“Las plantas y los animales son ramitas del árbol de la vida cuando se los compara con la diversidad de microbios que nos rodea”, dijo Matthew Kane, director de los observatorios microbianos y de los programas de secuenciación del genoma microbiano de NSF, que también financió el trabajo. “Al aproximarnos a la ecología a través de la genómica, estamos comenzando a conseguir una visión que realmente cambia paradigmas sobre toda la vida del planeta”.

Biodiversidad de la Tierra. Crédito: Alexis Rockman

Un mejor conocimiento sobre estas comunidades microbianas y sobre cómo sus genes les permiten interactuar con el medioambiente apuntala un mayor estudio de la biología. “El océano abierto es la comunidad ecológica más grande y quizás más compleja de la Tierra”, dijo el colaborador David Karl, un oceanógrafo biológico de la Universidad de Hawai. “La diversidad y las características definidas por profundidad de las comunidades microbianas marinas revelaron metabolismos y patrones genómicos inesperados; nuestros hallazgos son apenas una parte de porqué es esta una época tan emocionante para todos los ecologistas”.

Los investigadores continuarán examinando, en estudios más detallados, el significado de estos y otros hallazgos.