Obtenen els genomes de 317 microorganismes de l’oceà profund, la majoria d’espècies desconegudes

Alguns d'ells tenen un paper clau en els cicles biogeoquímics a escala planetària

Un estudi liderat per investigadors de l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) ha caracteritzat centenars de nous genomes de microorganismes de l’oceà profund, més de la meitat dels quals corresponen a espècies desconegudes. Així, més del 68% dels genomes bacterians i més del 58% dels genomes d’arqueus -organismes que tenen l’estructura cel·lular dels procariotes (com els bacteris), amb trets metabòlics i ecològics molt peculiars- obtinguts pertanyen a espècies encara no descrites. El coneixement d’aquestes espècies microbianes de l’oceà profund és primordial, ja que juguen un paper clau en els cicles biogeoquímics a escala planetària. En l’estudi també hi han participat investigadors de diferents institucions estatals i internacionals. Gran part de la vida oceànica viu allunyada de la llum solar, la principal font d’energia del planeta. Són microorganismes que habiten entre els 1.000 i els 4.000 metres de profunditat i que, a més de la falta de llum, s’han d’adaptar a les característiques úniques d’alta pressió i baixa temperatura d’aquest ecosistema. Malgrat que juguen un paper fonamental en els cicles biogeoquímics del planeta, gran part d’aquestes espècies microbianes no han estat encara caracteritzades.

L'oceà Pacífic vist des de l'Estació Espacial Internacional  | NASA
L’oceà Pacífic vist des de l’Estació Espacial Internacional | NASA

L’estudi liderat per investigadors de l’ICM-CSIC ha caracteritzat centenars de nous genomes microbians i ha revelat la gran versatilitat metabòlica del microbioma de les profunditats oceàniques mitjançant l’anàlisi de metagenomes recollits a 4.000 metres durant l’Expedició de circumnavegació Malaspina del 2010, un projecte del Ministeri de Ciència amb l’objectiu d’estudiar els microorganismes de gran profunditat de les latituds tropicals i subtropicals dels principals oceans de la Terra. Fins ara, s’havia suposat que aquests microorganismes, la majoria bacteris i arqueus, eren principalment heteròtrofs – només incorporen del medi productes orgànics-, i que depenien de la matèria orgànica exportada des de la capa il·luminada pel sol a través de partícules que s’enfonsen, com grànuls fecals de zooplàncton o agregats de fitoplàncton. No obstant això, la producció de molècules orgàniques complexes a partir del CO₂ en absència de llum (quimiolitoautotrofia) també s’havia considerat com una possible estratègia que sustenta l’elevada activitat respiratòria observada en l’oceà més profund i fosc. En canvi, el treball publicat ara suggereix que l’estratègia mixta, és a dir, la mixotrofia, que es refereix a la capacitat d’utilitzar diferents fonts d’energia i carboni per funcionar com autòtrof -nutrició amb diòxid de carboni com a única font- o heteròtrof, és comú entre els bacteris i arqueus.

Anthocerotibacter panamensis, una nova espècie de cianobacteri | Fay-Wei Li
Anthocerotibacter panamensis, una nova espècie de cianobacteri | Fay-Wei Li

“Gràcies a l’anàlisi de 58 metagenomes microbians de l’oceà batipelàgic, majoritàriament de 4.000 metres de profunditat, hem pogut construir la ‘Malaspina Gene DataBase’, que inclou més de 600.000 gens únics d’aquestes comunitats microbianes i que no s’havien observat abans”, explica la investigadora de l’ICM i autora principal de l’estudi Silvia G. Acinas. “El 63% d’aquests gens no es poden associar a cap funció coneguda i segurament seran importants per al funcionament de l’ecosistema de l’oceà profund”, afegeix la investigadora. “Amb aquests metagenomes hem reconstruït 317 genomes microbians de l’oceà profund que inclouen una notable novetat taxonòmica, amb més del 68% dels genomes bacterians i més del 58% dels genomes d’arqueus pertanyents a espècies encara no descrites”, destaca Pablo Sánchez, un altre dels investigadors de l’ICM que ha participat en l’estudi. “Aquests recursos són únics perquè la comunitat científica pugui comprovar altres hipòtesis sobre el funcionament de l’oceà profund”, recalca.

L’estudi, publicat a la revista especialitzada ‘Communications Biology’, també revela nous genomes de procariotes quimiolitoautòtrofs i mixòtrofs, així com de bacteris diazotròfics, és a dir, microbis capaços de fixar el nitrogen, però que no són cianobacteris. Curiosament, alguns d’aquests genomes fixadors de nitrogen tenen alhora el potencial genètic per a l’autotròfia, i aquesta estratègia no s’havia observat abans a l’oceà profund. “Curiosament, les comunitats microbianes que viuen lliurement a la columna d’aigua (els microbis de vida lliure) són metabòlicament diferents de les que estan majoritàriament associades a les partícules (microbis adherits a les partícules) en aquest ecosistema inexplorat, independentment de la seva biogeografia”, assenyala l’investigador de l’ICM que ha coordinat la part de microbiologia de Malaspina, Josep M. Gasol.

Nou comentari