Para todos los acuaristas es conocido el ciclo del nitrógeno, pero el ciclo del carbono no es tan conocido y tiene un alto impacto en nuestro ecosistema cerrado para la buena o mala vida de nuestros organismos. Hoy quiero compartirles la presente traducción de la nota “First the treats, then the tough stuff: A bacterial dinner plan for degrading algal blooms” publicada por la revista Phys y cuyo enlace a la nota original se las comparto al final de la traducción.
Conforme entendamos de mejor manera el rol de las bacterias nuestro acuario será más robusto y próspero por ello en este blog y mi canal de YouTube he compartido una serie de materiales sobre la gran importancia de las bacterias que para muchos acuaristas pasan desapercibidas y por tanto pasan de lado un recurso capaz de mejorar significativamente el acuario.
Mi intensión con compartir los resultados de esta invitación, no implican un uso práctico para nuestro pasatiempo pero si un llamado de atención para que volvamos la mirada también a las bacterias por los diferentes roles que cumplen para darnos calidad de agua y cómo en oportunidades con nuestras prácticas podemos crear disturbios o daños a estas bacterias.
Primero los dulces, luego lo difícil: Una cena bacteriana para degradar las floraciones de algas
por la Sociedad Max Planck
Cada primavera, en el Mar del Norte, crecen grandes cantidades de algas diminutas que liberan una gran cantidad de azúcar en el agua, un festín para las bacterias. Científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y de la Universidad de Greifswald han investigado el orden del menú bacteriano: primero los trozos sabrosos fáciles de digerir y luego los masticables. Este hallazgo sólo ha sido posible gracias a la investigación de proteínas bacterianas especiales que podrían ser clave para entender el ciclo del carbono marino.
Las floraciones primaverales de algas que se producen anualmente desempeñan un papel importante para nuestro clima, ya que eliminan grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera. Sin embargo, son un fenómeno efímero. La mayor parte del carbono se libera en el agua una vez que las algas mueren. Allí, las bacterias ya están esperando para acabar con ellas y consumir los restos de algas.
Estudios anteriores han demostrado que, en estas floraciones, cada año pueden salir a flote algas diferentes. Sin embargo, dentro de las bacterias que posteriormente degradan las algas, prevalecen los mismos grupos especializados año tras año. Al parecer, no son las propias algas, sino sus componentes -sobre todo cadenas de moléculas de azúcar, los llamados polisacáridos- los que determinan qué bacterias prosperarán. Sin embargo, los detalles de la respuesta bacteriana al festín de algas aún no se conocen del todo.
Metaproteómica: El estudio de las proteínas bacterianas en masa
Por ello, Ben Francis, junto con sus colegas del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, la Universidad de Greifswald y el Centro MARUM de Ciencias del Medio Ambiente Marino de la Universidad de Bremen, se dedicaron a estudiar las entrañas de las bacterias. "Decidimos centrarnos en un método llamado metaproteómica, que consiste en estudiar todas las proteínas de una comunidad microbiana, en nuestro caso en el agua de mar", explica Francis. "En concreto, nos fijamos en las proteínas transportadoras, cuya actividad es fundamental para entender la captación de azúcares de las algas en las células bacterianas". En los datos metaproteómicos, los científicos vieron que estas proteínas transportadoras cambiaban claramente con el tiempo. "Vimos un cambio pronunciado en la abundancia de las proteínas transportadoras que se prevé que están implicadas en la captación de diferentes tipos de polisacáridos", continúa Francis. "Esto indica que las bacterias comienzan centrándose principalmente en los sustratos 'fáciles de degradar', como la laminarina y el almidón. Luego, más adelante, pasan a atacar los polímeros 'más difíciles de degradar', compuestos por manosa y xilosa".
Un azúcar tras otro
En otras palabras, las bacterias toman primero el camino fácil, y sólo cuando se han consumido las golosinas, apuntan a los trozos masticables. ¿Cuándo se produce este cambio? Ben Francis y sus colegas ven dos posibles desencadenantes: Podría tener lugar cuando la competencia por las fuentes de comida fáciles se hace más intensa, porque las bacterias se reproducen rápidamente en este entorno exuberante y, por tanto, el número de células aumenta. O bien, depende más de las algas: Una vez que la floración de algas se descompone y mueren más algas, se acumulan más sustratos duros y se convierten en una fuente de alimento viable en ese momento.
Aunque los científicos de Bremen y Greifswald llevan mucho tiempo estudiando la dinámica de las floraciones de algas y bacterias en el Mar del Norte, este curso temporal era algo que hasta ahora había pasado desapercibido. "La combinación de técnicas de proteómica de última generación con métodos de preparación de muestras, que tienen en cuenta específicamente la gran complejidad de estas muestras tan difíciles, nos permitió establecer uno de los conjuntos de datos del proteoma más completos, con más de 20 000 grupos de proteínas. Estos datos revelaron que las especificidades de sustrato de las proteínas transportadoras cambian con el tiempo. Estos cambios no eran visibles en el correspondiente conjunto de datos metagenómicos utilizados para investigar la diversidad bacteriana", afirma Dörte Becher, de la Universidad de Greifswald. "Esto demuestra claramente que tenemos que profundizar mucho para entender los procesos ecológicos subyacentes que rigen el ciclo del carbono marino". La cuantificación de las proteínas transportadoras podría convertirse en una pieza importante para resolver el complejísimo rompecabezas del ciclo del carbono marino.
La combinación de métodos permite obtener nuevos conocimientos
"Este detallado estudio 'metaproteogenómico' combina la excepcional experiencia de la Universidad de Greifswald en la identificación y cuantificación de proteínas en muestras ambientales complejas con nuestra experiencia en ecología microbiana molecular", afirma Rudolf Amann, coautor del estudio y director del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen. "Nuestros resultados indican que el complejo microbioma heterotrófico del Mar del Norte reacciona a las floraciones de fitoplancton no sólo en sucesiones de especies bacterianas recurrentes impulsadas por el sustrato, sino también en distintos cambios de la expresión de proteínas transportadoras y enzimas degradativas". En última instancia, será la combinación de varios métodos la que hará avanzar nuestro conocimiento de las moléculas, las reacciones enzimáticas y las tasas que subyacen en el ciclo del carbono marino, que es un requisito previo para predecir y gestionar los niveles de dióxido de carbono atmosférico.
La nota origina puede ser leída en su idioma en ingles en el siguiente enlace: https://phys.org/news/2021-03-tough-bacterial-dinner-degrading-algal.html