Los Científicos Descubren Que Los Mejillones Y Las Esponjas Prosperan Con El Aceite Con La Ayuda De Bacterias Simbiontes

Científicos descubren que los mejillones y las esponjas prosperan con el aceite con la ayuda de bacterias simbiontes

Se muestra el brazo robótico del vehículo operado por control remoto MARUM-Quest recolectando mejillones con cicloclasticus y asfaltos ricos en aceite en un sitio de emisión de gas activo a 3000 metros de profundidad del agua.

Los científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina han descubierto animales de aguas profundas que viven en simbiosis con bacterias que utilizan el aceite como fuente de energía y parecen prosperar con los alcanos de cadena corta del aceite.

En los volcanes de asfalto del Golfo de México que arrojan petróleo, gas y alquitrán, los mejillones y las esponjas viven en simbiosis con las bacterias que les proporcionan alimento. Científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y colegas de los EE. UU. Han descubierto ahora animales de aguas profundas que viven en simbiosis con bacterias que usan el petróleo como fuente de energía y parecen prosperar con los alcanos de cadena corta del petróleo. Según los investigadores, las bacterias estrechamente relacionadas con los simbiontes, que florecieron durante el derrame de petróleo de Deepwater Horizon, utilizaron esta capacidad para degradar el petróleo en el mar.

Hedor y calor cuando una carretera está pavimentada, grumos de alquitrán negro en la playa que se adhieren a sus pies; el asfalto no es un hábitat hogareño. Y, sin embargo, forma la base de un ecosistema floreciente de mejillones, cangrejos, gusanos, esponjas y muchos otros animales.

En las profundidades del Golfo de México, el petróleo y el alquitrán se filtran del fondo del océano y forman estructuras extrañas que recuerdan a la lava enfriada, los llamados volcanes de asfalto. Investigadores de Bremen, Alemania y Estados Unidos descubrieron estos volcanes hace casi 15 años. Estos entornos exóticos todavía tienen muchas sorpresas, como la que se muestra ahora en un estudio publicado en Nature Microbiology por un grupo de investigación internacional dirigido por Maxim Rubin-Blum y Nicole Dubilier del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania.

Las bacterias simbióticas utilizan una nueva fuente de energía y carbono

Los volcanes de asfalto Campeche Knolls a unos 3.000 metros de profundidad en el Golfo de México albergan una próspera comunidad biológica. Pero, ¿de qué viven estos organismos?

“No pueden comer el asfalto o el aceite y otras fuentes de alimentos son raras en las profundidades del mar”, explica Rubin-Blum. “Sin embargo, algunos animales han establecido una relación simbiótica con las bacterias, y algunos de estos simbiontes pueden extraer energía y carbono del aceite”. Los investigadores marinos conocen desde hace mucho tiempo tales bacterias en otros entornos ricos en petróleo, pero son microorganismos de vida libre que no viven en simbiosis.

Rompe anillos estropeados

Biólogos descubren fuente de energía para criaturas de aguas profundas

Visualización colorida de la simbiosis: dentro de las células de las branquias de un mejillón Bathymodiolus (núcleos celulares en azul), Cycloclasticus (verde) reside junto a bacterias oxidantes de metano más grandes (rojo).

Estas bacterias que degradan el aceite pertenecen al género Cycloclasticus. Su nombre significa “rompe anillos” y describe su capacidad para degradar el aceite rompiendo estructuras de anillos difíciles de romper en el aceite. Estos compuestos aromáticos (llamados hidrocarburos aromáticos policíclicos o HAP) son altamente tóxicos para la mayoría de los organismos y degradarlos es un proceso arduo que cuesta mucha energía.

El Cycloclasticus simbiótico que los investigadores de Bremen descubrieron en los mejillones y las esponjas de los volcanes de asfalto ya no se molestan en degradar los PAH. Se han hecho la vida más fácil al especializarse en los compuestos fácilmente degradables del petróleo: gases naturales como el butano, etano y propano, llamados alcanos de cadena corta. “Estos microorganismos ya no degradan la HAP”, explica Rubin-Blum, “porque han perdido los genes que necesitan para hacer esto”. Este es el primer descubrimiento de la bacteria Cycloclasticus que ya no puede degradar la HAP y, en cambio, obtiene toda su energía y carbono de los alcanos de cadena corta.

Debido a que los alcanos de cadena corta son tan fáciles de usar, muchos microorganismos compiten por ellos. ¿Cómo pueden estas bacterias simbióticas depender de compuestos tan controvertidos y por qué renunciaron a su capacidad de vivir con PAH?

“Creemos que solo pueden permitirse este ‘lujo’ debido a su simbiosis con mejillones y esponjas”, explica Nicole Dubilier del Instituto Bremen Max Planck. “Estos anfitriones proporcionan al Cycloclasticus simbiótico un suministro continuo de alcanos de cadena corta a través de su filtrado constante del agua de mar circundante. Al vivir dentro de los animales, estos simbiontes están bien cuidados y no tienen que competir con las bacterias de vida libre “.

“Esta es la primera vez que se describe una simbiosis basada en alcanos de cadena corta”, añade Rubin-Blum. Por tanto, este estudio amplía la gama de sustancias conocidas que pueden impulsar las simbiosis quimiosintéticas.

Parientes de vida libre: el placer antes que los negocios
Rubin-Blum, Dubilier y sus colegas compararon los genomas de las bacterias simbióticas con especies de Cycloclasticus de vida libre estrechamente relacionadas. Estos florecieron en grandes cantidades en el Golfo de México después de la catástrofe petrolera de Deepwater Horizon. Estaban emocionados de descubrir que algunos Cycloclasticus de vida libre también pueden degradar alcanos de cadena corta.

“Eso fue sorprendente, ya que hasta ahora se pensaba que Cycloclasticus solo podía vivir de PAH”, explica Dubilier. Los alcanos de cadena corta se encuentran principalmente en las primeras etapas de un derrame de petróleo y son rápidamente consumidos por microorganismos de vida libre. Sin embargo, a diferencia del Cycloclasticus simbiótico, sus parientes que viven en libertad todavía pueden usar PAH. “Esto les permite seguir siendo flexibles. Cuando se acaban los bocados de cadena corta, aún pueden degradar los HAP considerablemente más resistentes ”, dice Dubilier.

“Cycloclasticus es claramente un actor clave en la degradación del petróleo marino”, agrega Rubin-Blum. “Es por eso que ahora planeamos comparar la fisiología y el metabolismo del Cycloclasticus simbiótico y de vida libre con más detalle para aprender más sobre cómo contribuyen a la degradación de los hidrocarburos en los océanos”.

Publicación: Maxim Rubin-Blum, et al., “Los alcanos de cadena corta alimentan mejillones y esponjas Cycloclasticus symbionts de filtraciones de petróleo y gas de aguas profundas”, Nature Microbiology 2, número de artículo: 17093 (2017) doi: 10.1038 / nmicrobiol.2017.93

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