Los científicos han descubierto una nueva y sorprendente forma de simbiosis: una bacteria que vive en su interior y proporciona energía a un organismo unicelular llamado ciliado. A diferencia de las mitocondrias, que utilizan oxígeno, el microbio proporciona energía a su huésped respirando nitrato.
Los investigadores descubrieron primero el microbio en un lago de agua dulce y luego se propusieron determinar su rango de distribución. Para su sorpresa, encontraron estos microbios en una variedad de ambientes alrededor del mundo, desde lagos y aguas subterráneas hasta incluso aguas residuales. El descubrimiento desafía nuestra comprensión de las asociaciones microbianas y revela cómo estos pequeños organismos desempeñan un papel oculto pero importante en los ecosistemas de todo el mundo.
En 2021, científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, hicieron un descubrimiento importante: una bacteria única vive en los ciliados, un organismo eucariota unicelular y les proporciona energía. Esta relación simbiótica es similar al papel que desempeñan las mitocondrias en las células, pero con una diferencia importante: en lugar de utilizar oxígeno, esta bacteria endosimbiótica genera energía a través de la respiración de nitrato.
Para comprender mejor la distribución y la diversidad de estos microorganismos inusuales, los investigadores de Bremen ampliaron el alcance de su estudio. Ahora, los investigadores de Bremen están empezando a aprender más sobre la distribución ambiental y la diversidad de estos extraños simbiontes. Yana Miluca, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, explica: "Después de descubrir este simbionte por primera vez en un lago de agua dulce, queríamos saber qué tan comunes son estos organismos en la naturaleza. ¿Son extremadamente raros y, por lo tanto, han permanecido sin descubrir durante mucho tiempo? ¿O existen en otros lugares y, de ser así, cuáles son sus capacidades metabólicas?"
Para averiguarlo, los científicos buscaron en grandes bases de datos públicas de secuenciación que contenían datos genéticos de numerosas muestras ambientales. Lo que encontraron fue sorprendente: estos simbiontes aparecieron en aproximadamente 1.000 conjuntos de datos diferentes. "Nos sorprendió lo omnipresentes que son", dijo Miluca. "Podemos encontrarlos en todos los continentes habitados y, además, aprendimos que pueden vivir no sólo en lagos y otros hábitats de agua dulce, sino también en aguas subterráneas e incluso en aguas residuales".
En estos conjuntos de datos, los científicos descubrieron no sólo los simbiontes originales, sino también algunos nuevos parientes. "Finalmente identificamos cuatro nuevas especies, dos de las cuales en realidad forman un nuevo género", explica el primer autor Daan Speth, "porque los simbiontes de este nuevo género pueden estar relacionados con el Azoamicus descubierto originalmente (cuyo nombre significa "amigo del nitrógeno") que tiene un papel similar y llamamos al nuevo género Azosocius ("amigo del nitrógeno"). Tuvimos la suerte de encontrar una nueva especie de Azosocius en muestras de aguas subterráneas de Heinich, Alemania, no lejos de Bremen".
Ahora, los científicos quieren profundizar en la vida de estas nuevas especies. Trabajando con Kirsten Küsel y Will Overholt de la Universidad Friedrich-Schiller de Jena, Alemania, quienes originalmente recolectaron las muestras de Heinich, los científicos pudieron acceder a los sitios de muestreo y estudiar datos metatranscriptómicos, datos que describen la expresión genética en una muestra y muestran la actividad microbiana.
Speth continuó: "Aquí tenemos otra sorpresa: estos simbiontes respiratorios pueden jugar nuevos trucos. A diferencia de las especies de simbiontes originales, que sólo pueden realizar respiración anaeróbica (es decir, desnitrificación), todas las nuevas especies de simbiontes en realidad codifican una enzima oxidasa terminal que les permite realizar respiración de oxígeno además de nitrógeno. Esto puede explicar por qué también encontramos estos simbiontes en ambientes que son total o parcialmente anóxicos".
Los resultados, publicados ahora en la revista Nature Communications, responden a las preguntas abiertas de los científicos sobre la biogeografía de los simbiontes. "Gracias al descubrimiento de estas nuevas especies, ahora podemos empezar a pensar más en su evolución", afirma Miluca. "Esperamos comprender mejor cómo comenzaron estos simbiontes beneficiosos y cómo evolucionaron con el tiempo". "
El estudio también tiene aspectos ecológicos, añadió Speth: "Al llevar a cabo la desnitrificación, esta relación simbiótica tiene un impacto en el ciclo del nitrógeno en sus respectivos hábitats y tiene el potencial de eliminar nutrientes como los óxidos de nitrógeno mientras produce gases de efecto invernadero como el óxido nitroso".
Por último, pero no menos importante, está una simple apreciación del mundo microbiano. "Esta criatura es un milagro de la naturaleza", dijo Miluca emocionada. "Los protistas a menudo son capaces de llevar a cabo innovaciones metabólicas tan sorprendentes porque se relacionan muy fácilmente con los procariotas. Para mí, eso es realmente fascinante. Estos organismos son una pieza importante del rompecabezas para comprender la evolución eucariota".
Compilado de /ScitechDaily