Un nuevo estudio de la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas, Atmosféricas y Terrestres de la Universidad de Miami muestra que los microorganismos que viven en los intestinos de los peces pueden desempeñar un papel inesperadamente importante en la remodelación de la química de los océanos y el ciclo global del carbono. El equipo de investigación descubrió que estas bacterias pueden cooperar con el pez huésped para producir minerales de carbonato de calcio, constituyendo así una importante vía de sumidero de carbono en el océano, desafiando la comprensión tradicional de que "este proceso está impulsado únicamente por la propia fisiología del pez".
El estudio, dirigido por Anthony Bonacolta, un ex estudiante de posgrado de la escuela, se centró en cómo las bacterias en los intestinos de los peces y el huésped trabajan juntas para producir carbonato de calcio, un mineral clave. El carbonato de calcio no sólo participa profundamente en procesos químicos como el equilibrio ácido-base del océano, sino que también se considera una forma importante de almacenamiento de carbono en el medio marino y tiene un impacto a largo plazo en el clima global.
Normalmente, los peces óseos (es decir, los peces con aletas radiadas) seguirán bebiendo agua de mar para mantener el equilibrio de la presión osmótica de los fluidos corporales. Durante este proceso, sus intestinos eliminan activamente el exceso de iones de calcio y carbonato y los excretan en forma de partículas sólidas de carbonato de calcio, llamadas ictiocarbonatos. Durante mucho tiempo, la comunidad científica ha creído en general que los carbonatos derivados del pescado están enteramente impulsados por las actividades reguladoras fisiológicas de los propios peces. Este estudio propone que la participación recién descubierta de microorganismos intestinales puede constituir un importante "vínculo oculto" en este proceso.
Martin Grosell, uno de los autores principales del artículo, profesor de Ictiología de Maytag y presidente del Departamento de Biología Marina y Ecología de la escuela, señaló que este trabajo plantea la necesidad de reexaminar el papel de la microbiota intestinal de los peces en la biología de los peces e incluso en el ciclo global de nutrientes de los océanos. Dijo que el proceso de formación de minerales que solía considerarse "puramente completado por el propio pez" ahora es más probable que sea el resultado de una estrecha simbiosis entre el pez y sus microorganismos intestinales.
Para explorar las posibles funciones de los microorganismos, el equipo de investigación utilizó el pez sapo del Golfo (nombre científico Opsanus beta) como objeto experimental para examinar sistemáticamente la producción de carbonatos derivados del pescado en diferentes condiciones de salinidad. El experimento expuso a los peces a tres ambientes: agua salobre con baja salinidad (9‰), agua de mar normal (35‰) y agua hipersalina con alta salinidad (60‰). Estudios anteriores han demostrado que a medida que aumenta la salinidad ambiental, los peces aumentarán la excreción de carbonatos derivados del pescado durante la osmorregulación normal.
Los resultados de este experimento muestran que el pez sapo en un ambiente de baja salinidad casi no produce carbonato derivado del pescado, mientras que se puede observar una descarga obvia de partículas de carbonato en condiciones normales de agua de mar, y esta producción aumenta aún más en un ambiente hipersalino. Los investigadores recolectaron muestras de una variedad de lugares, incluidos diferentes segmentos del intestino, las propias partículas de carbonato derivadas de los peces y el agua que rodea a los peces, para analizar las comunidades microbianas y la expresión genética en ellas. El equipo identificó las especies microbianas en las muestras mediante la secuenciación del genoma y, en combinación con el análisis de la expresión genética, infirió las posibles vías metabólicas y las características funcionales de estos microorganismos.
Los resultados analíticos mostraron que los microorganismos Vibrio, especialmente Photobacterium damselae subsp. damselae, estaban abundantemente presentes en los intestinos de los peces y en las partículas de carbonato derivadas de los peces. El análisis funcional genético sugirió que estas bacterias tienen características y vías metabólicas relacionadas con la precipitación de carbonato de calcio y pueden estar directamente involucradas en la formación de minerales, en lugar de simplemente habitar pasivamente el ambiente intestinal. Con base en esto, el equipo de investigación concluyó que es probable que los peces y sus microorganismos intestinales impulsen conjuntamente la producción de carbonatos derivados del pescado a través de interacciones sinérgicas.
Grossel enfatizó que la gran mayoría de las formas de vida en la Tierra pertenecen a microorganismos, que impulsan los ciclos de nutrientes, apoyan las funciones de los ecosistemas y continúan revelando nuevos aspectos de la diversidad de la vida de manera simbiótica. Los fenómenos simbióticos son particularmente abundantes en el medio marino, y la posible relación simbiótica entre el pez sapo y la bacteria Vibrio en la formación de carbonato de calcio añade un nuevo caso representativo a este panorama.
Los investigadores señalan que este hallazgo proporciona nuevos conocimientos sobre cómo los ecosistemas marinos influyen en la química del océano y el ciclo del carbono del océano. Si la investigación de seguimiento puede confirmar aún más este mecanismo, significa que una gran cantidad de microorganismos que viven en los peces pueden estar involucrados en afectar el proceso de almacenamiento de carbono y la salud general de los océanos a mayor escala, y su papel está mucho más allá de la comprensión previa.