Durante décadas, los científicos han creído que un grupo de bacterias oceánicas es ideal para vivir en el agua con muy poca comida. Una nueva investigación sugiere que esta suposición puede ser incompleta. Estos microbios parecen ser más sensibles a los cambios ambientales de lo que se pensaba anteriormente.
Las bacterias llamadas SAR11 son la forma de vida más abundante en los océanos de todo el mundo. En algunas zonas contienen hasta el 40% de todas las células bacterianas marinas. Su prominencia proviene de la modificación genética, una estrategia evolutiva en la que los organismos liberan genes para almacenar energía en un entorno deficiente en nutrientes.
Un estudio publicado en microbiología natural Ahora demuestra que este efecto extremo también puede crear serias limitaciones.
Cameron Thrash, profesor de ciencias biológicas y terrestres y autor del estudio correspondiente, dijo: «La evolución exitosa de SAR11 en la adaptación y cobertura de ambientes estables y bajos en nutrientes podría hacerlos más vulnerables a los océanos cambiantes».
Adaptarse a las debilidades preexistentes
Para comprender cómo responde SAR11 al estrés ambiental, los investigadores examinaron cientos de genes SAR11. Descubrieron que muchas variedades carecen de los genes que normalmente son responsables de regular el ciclo celular, el sistema que controla la replicación del ADN y la división celular. En la mayoría de las bacterias, estos genes son esenciales para el crecimiento y la supervivencia normales.
A medida que cambian las condiciones ambientales, la ausencia de esta regulación parece crear problemas importantes. Los científicos ya han observado que la población SAR11 es sensible a los cambios que la rodean. Lo que destaca en este estudio es la forma inusual en que las células reaccionan bajo estrés.
En lugar de frenar su crecimiento, muchas células SAR11 continúan replicando su ADN pero son indistinguibles.
«La replicación del ADN y su división celular se han vuelto incompatibles», afirmó Chuankai Cheng, candidato a doctorado en ciencias biológicas e investigador principal.
Por qué la falla celular frena el crecimiento de la población
Las células con cromosomas adicionales suelen ser más grandes de lo normal y eventualmente mueren. Incluso cuando los nutrientes estaban fácilmente disponibles, estas fallas desaceleraron el crecimiento demográfico general. Este hallazgo contradice la creencia general de que los microbios siempre prosperarán cuando haya abundante comida.
Los resultados también arrojan luz sobre antiguos enigmas en el entorno marino. La población de SAR11 a menudo disminuye durante las últimas etapas de la floración del fitoplancton, un período marcado por un aumento en el nivel de materia orgánica en el agua.
«Sabemos desde hace mucho tiempo que estos organismos no encajan en las últimas etapas de la floración del fitoplancton», dice Thrash. «Ahora tenemos una explicación: la etapa tardía de floración está asociada con un aumento de materia orgánica recién disuelta que puede perturbar a estos organismos, haciéndolos menos competitivos».
Impactos sobre el cambio climático y la salud de los océanos
Este estudio es importante para comprender cómo los ecosistemas marinos pueden responder al cambio climático. La bacteria SAR11 desempeña un papel importante en el ciclo del carbono en los océanos, ayudando a controlar cómo se mueve el carbono a través de la red de productos pesqueros. Su sensibilidad al sobrecalentamiento y la incorporación inmediata de nutrientes pueden cambiar el equilibrio de la comunidad microbiana debido a las condiciones inestables del océano.
«Este trabajo demuestra una nueva forma en que el cambio ambiental puede afectar a los ecosistemas marinos, no sólo mediante limitaciones de recursos, sino también alterando la fisiología interna de los microorganismos dominantes», dijo Cheng. Añadió que a medida que disminuye la estabilidad ambiental, las organizaciones con más flexibilidad regulatoria pueden beneficiarse.
Los investigadores planean centrarse en identificar los procesos moleculares detrás de estas perturbaciones. Obtener una imagen más clara de cómo funciona el SAR11 es importante a medida que estas bacterias se propagan e influyen en los océanos del mundo.
Sobre el estudio
Junto con Cheng y Thrash, el equipo de investigación incluyó a Brittany Bennett, Pratixa Savalia, Hasti Asrari, Carmen Biel y Kate Evans de la USC Dornsife, así como a Rui Tang de la Universidad de California en San Diego.
Este trabajo cuenta con el apoyo del Premio al Investigador de Carrera Temprana en Ecología y Evolución Microbiana Marina de la Fundación Simons y el Premio al Investigador de Ecología Microbiana Acuática de la Fundación Simons.
