Un equipo de investigación de la University of Hawai'i at Mānoa (UHM) ha elaborado el mayor catálogo, hasta ahora, de genes de microbiomas oceánicos. Esta nueva información ayudó a descubrir que los nutrientes son los factores centrales en la evolución de los genomas de los microbios que abundan en los océanos.
Los científicos saben que, como grupo, los microbios marinos son extremadamente diversos y versátiles respecto a sus capacidades metabólicas y toda esta variabilidad está codificada en sus genes. Algunos microorganismos marinos tienen instrucciones genéticas que les permiten utilizar la energía derivada de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en materia orgánica. Otros utilizan la materia orgánica como fuente de carbono y energía y producen dióxido de carbono como producto final de su respiración. También se han descubierto otras vías de este proceso.
Pero, una de las cuestiones que motivo la investigación fue ¿cómo caracterizar todos estos diversos rasgos y funciones en organismos prácticamente invisibles, cuyos números se aproximan a un millón de células por cuchara de agua de mar? Comenzaron con la elaboración del catálogo genético de microbios que habitan las aguas oceánicas al norte de las islas hawaianas para abordar este desafío.
En este proceso recolectaron muestras de agua durante dos años y, utilizando tecnologías modernas de secuenciación del genoma, decodificaron los genes y genomas de las especies microbianas más abundantes en los 3.000 pies superiores de agua, todo esto dentro del programa oceánico Hawai'i Ocean Time-series (HOT) en la Estación ALOHA.
En la capa que es iluminada por el sol, se observó una marcada transición en las comunidades microbianas presentes. Los bloques fundamentales de construcción de los microbios, sus genomas y proteínas, cambiaron drásticamente a profundidades de unos 250-650 pies, informaron.
Los científicos explicaron que, en las aguas superficiales, los genomas microbianos son mucho más pequeños y sus proteínas contienen menos nitrógeno, lo cual consideran una adaptación lógica en este ambiente escaso de nitrógeno. Sin embargo, en aguas más profundas, entre 400-650 pies, los genomas microbianos se hacen mucho más grandes, y sus proteínas contienen más nitrógeno, en concordancia con el incremento de la disponibilidad de nitrógeno con la profundidad.
Estos resultados, informan, sugieren que la disponibilidad de nutrientes en el medio ambiente puede en realidad informar de cómo los genomas y proteínas microbianas evolucionan en la naturaleza. Además, otro hallazgo sorprendente es que la "zona de transición genómica" microbiana observada ocurre sobre un rango de profundidad muy estrecho, justo debajo de la capa iluminada por el sol. Bajo aproximadamente 650 pies de profundidad, las propiedades fundamentales de los genomas y proteínas microbianos son relativamente constantes, en el camino hacia el fondo marino.
Ahora, el catálogo está en una base de datos que, gracias a la colaboración con un equipo de ciencias de la computación de la Universidad de Arizona, está a disposición de científicos que buscan describir la naturaleza y función de los microbios en los océanos globales.
El estudio ha sido publicado en Nature Microbiology y fue liderado por el profesor profesor Ed DeLong.