Los microbios respetuosos con el clima reciclan el carbono sin producir metano

Las fuentes termales y los respiraderos hidrotermales de la Tierra albergan un grupo de arqueas no identificado previamente. Y, a diferencia de pequeños organismos unicelulares similares que viven en las profundidades de los sedimentos y comen material vegetal en descomposición, estas arqueas no producen el gas metano que calienta el clima, informan los investigadores el 23 de abril. Comunicaciones de la naturaleza.

«»Los microorganismos son la forma de vida más diversa y abundante en la Tierra y solo conocemos alrededor del 1% de ellos»», dice Valerie De Anda, microbióloga ambiental de la Universidad de Texas en Austin. “Nuestra información está sesgada hacia organismos que afectan a los humanos. Pero hay muchos organismos que impulsan los principales ciclos químicos en la Tierra que simplemente no conocemos «.

Las Archaea son un grupo particularmente misterioso (SN: 14/02/20). No fue hasta finales de la década de 1970 que fueron reconocidos como un tercer dominio de la vida, distinto de las bacterias y eucariotas (que incluyen todo lo demás, desde hongos hasta animales y plantas).

Durante muchos años se pensó que las arqueas existían solo en los entornos más extremos de la Tierra, como las aguas termales. Pero las arqueas están en realidad en todas partes, y estos microbios pueden desempeñar un papel importante en el ciclo del carbono y el nitrógeno entre la tierra, los océanos y la atmósfera terrestre. Un grupo de arqueas, Thaumarchaeota, son los microbios más abundantes en el océano, dice De Anda (SN: 28/11/17). Y las arqueas que producen metano en el estómago de las vacas hacen que los animales eructen grandes cantidades de gas en la atmósfera (SN: 18/11/15).

Ahora, De Anda y sus colegas han identificado un filo completamente nuevo, una gran rama de organismos relacionados en el árbol de la vida, de las arqueas. La evidencia más temprana de estos nuevos organismos se encontró en los sedimentos de siete fuentes termales en China y respiraderos hidrotermales de aguas profundas en la Cuenca de Guaymas en el Golfo de California. Dentro de estos sedimentos, el equipo encontró fragmentos de ADN que ensamblaron meticulosamente en los planos genéticos, o genomas, de 15 arqueas diferentes.

Luego, los investigadores compararon la información genética de los genomas con la de miles de genomas microbianos previamente identificados y descritos en bases de datos disponibles públicamente. Pero «estas secuencias eran completamente diferentes de todo lo que conocemos», dice De Anda.

Ella y sus colegas le dieron al nuevo grupo el nombre de Brockarchaeota, por Thomas Brock, un microbiólogo que fue el primero en cultivar arqueas en el laboratorio y que murió en abril. El descubrimiento de Brock allanó el camino para la reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, una técnica ganadora del Premio Nobel que se utiliza para copiar pequeños fragmentos de ADN y que se utiliza actualmente en las pruebas de COVID-19 (SN: 6/3/20).

Resulta que Brockarchaeota vive en todo el mundo, pero hasta ahora estaban descuidados, sin describir y sin nombre. Una vez que De Anda y su equipo reunieron los nuevos genomas y luego los buscaron en bases de datos públicas, encontraron que se habían encontrado fragmentos de estos organismos previamente desconocidos en aguas termales, sedimentos geotérmicos e hidrotermales desde Sudáfrica hasta Indonesia y Ruanda.

Dentro de los nuevos genomas, el equipo también buscó genes relacionados con el metabolismo de los microbios: qué nutrientes consumen y qué tipo de desechos producen. Inicialmente, el equipo esperaba que, al igual que otras arqueas encontradas anteriormente en tales entornos, estas arqueas serían productoras de metano. Se alimentan de los mismos materiales que las arqueas productoras de metano: compuestos de un carbono como el metanol o el sulfuro de metilo. «Pero no pudimos identificar los genes que producen metano», dice De Anda. «No están presentes en Brockarchaeota».

Esto significa que estas arqueas deben tener un metabolismo no descrito previamente, a través del cual pueden reciclar el carbono, por ejemplo en los sedimentos del lecho marino, sin producir metano. Y, dada su prevalencia, dice De Anda, estos organismos podrían desempeñar un papel previamente oculto pero significativo en el ciclo del carbono de la Tierra.

«Es doblemente interesante: es un nuevo filo y un nuevo metabolismo», dice Luke McKay, ecólogo microbiano de ambientes extremos en la Universidad Estatal de Montana en Bozeman. El hecho de que todo este grupo pudiera haber permanecido fuera del radar durante tanto tiempo, agrega, «es una indicación de dónde nos encontramos en el estado de la microbiología».

Pero, agrega McKay, el descubrimiento también es un testimonio del poder de la metagenómica, la técnica mediante la cual los investigadores pueden separar con precisión genomas individuales de una gran mezcla de microbios en una muestra determinada de agua o sedimento. Gracias a esta técnica, los investigadores están identificando cada vez más partes del antes misterioso mundo microbiano.

«Hay tanto por ahí», dice De Anda. Y «cada vez que secuencia más ADN, comienza a darse cuenta de que hay más por ahí que no pudo ver la primera vez».

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