Descubierto un microorganismo 3 en 1 que da la vuelta a los libros de texto
Nuevas especies bacterianas multifuncionales
Un equipo de investigadores del Instituto Leibniz DSMZ - Colección Alemana de microorganismos y Cultivos Celulares GmbH y de la Universidad Técnica de Braunschweig, en colaboración con la Universidad de Viena y la Universidad de Wisconsin (EE.UU.), ha logrado demostrar que en la naturaleza existe una biodiversidad increíblemente elevada de microorganismos relevantes para el medio ambiente. Esta diversidad es al menos 4,5 veces mayor de lo que se conocía hasta ahora. Los investigadores acaban de publicar sus hallazgos en las revistas Nature Communications y FEMS Microbiology Reviews.
El Dr. Stefan Dyskma (izquierda) y el Prof. Dr. Michael Pester junto a un biorreactor del DSMZ, en el que se han podido estudiar nuevos "reductores de sulfato".
DSMZ
El mundo oculto de los microorganismos suele pasarse por alto, a pesar de que muchos procesos relevantes para el clima están influidos por microorganismos, a menudo asociados a una increíble diversidad de especies dentro de los grupos de bacterias y arqueas ("bacterias primitivas"). Por ejemplo, los microorganismos reductores de sulfato convierten un tercio del carbono orgánico de los sedimentos marinos en dióxido de carbono. Esto produce sulfuro de hidrógeno tóxico. Por el contrario, los microorganismos que oxidan el azufre lo utilizan rápidamente como fuente de energía y lo vuelven inofensivo.
"Estos procesos también desempeñan un papel importante en lagos, ciénagas e incluso en el intestino humano para mantener en equilibrio la naturaleza y la salud", afirma el Profesor Michael Pester, Jefe del Departamento de Microorganismos del Instituto Leibniz DSMZ y Catedrático del Instituto de Microbiología de la Universidad Técnica de Braunschweig. Un estudio examinó con más detalle el metabolismo de uno de estos novedosos microorganismos, revelando una multifuncionalidad hasta ahora inalcanzable.
Los microorganismos estabilizan los ecosistemas
El ciclo del azufre es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes y antiguos de nuestro planeta. Al mismo tiempo, está estrechamente vinculado a los ciclos del carbono y del nitrógeno, lo que subraya su importancia. Está impulsado principalmente por microorganismos reductores y oxidantes del azufre. A escala mundial, los reductores de sulfato convierten aproximadamente un tercio del carbono orgánico que llega al fondo marino cada año. A su vez, los oxidantes del azufre consumen aproximadamente una cuarta parte del oxígeno de los sedimentos marinos.
Cuando estos ecosistemas se desequilibran, las actividades de estos microorganismos pueden provocar rápidamente el agotamiento del oxígeno y la acumulación de sulfuro de hidrógeno tóxico. Esto conduce a la formación de "zonas muertas" en las que animales y plantas ya no pueden sobrevivir. Esto no sólo causa daños económicos, por ejemplo a la pesca, sino también daños sociales por la destrucción de importantes zonas recreativas locales. Por lo tanto, es importante comprender qué microorganismos mantienen el ciclo del azufre en equilibrio y cómo lo hacen.
Los resultados publicados muestran que la diversidad de especies de microorganismos reductores de sulfato incluye al menos 27 phyla (cepas). Anteriormente, sólo se conocían seis filos. En comparación, en el reino animal se conocen actualmente 40 phyla, de los cuales los vertebrados pertenecen a un solo phylum, el Chordata.
Especies bacterianas multifuncionales recién descubiertas
Los investigadores pudieron asignar uno de estos nuevos "reductores de sulfato" al poco investigado filo de las acidobacterias y estudiarlo en un biorreactor.
Utilizando métodos punteros de microbiología ambiental, pudieron demostrar que estas bacterias pueden obtener energía tanto de la reducción del sulfato como de la respiración del oxígeno. Estas dos vías son normalmente mutuamente excluyentes en todos los microorganismos conocidos. Al mismo tiempo, los investigadores pudieron demostrar que las acidobacterias reductoras de sulfato pueden descomponer carbohidratos vegetales complejos como la pectina, otra propiedad desconocida hasta ahora de los "reductores de sulfato". Los investigadores han dado así la vuelta a los conocimientos de los libros de texto. Demuestran que los compuestos vegetales complejos pueden degradarse bajo exclusión de oxígeno no sólo por la interacción coordinada de distintos microorganismos, como se pensaba hasta ahora, sino también por una sola especie bacteriana a través de un atajo.
Otro nuevo hallazgo es que estas bacterias pueden utilizar tanto el sulfato como el oxígeno para este fin. Los investigadores del DSMZ y de la Universidad Técnica de Braunschweig están estudiando cómo afectan los nuevos descubrimientos a la interacción de los ciclos del carbono y el azufre y cómo se relacionan con los procesos relevantes para el clima.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Stefan Dyksma, Michael Pester; "Oxygen respiration and polysaccharide degradation by a sulfate-reducing acidobacterium"; Nature Communications, Volume 14, 2023-10-10
Muhe Diao, Stefan Dyksma, Elif Koeksoy, David Kamanda Ngugi, Karthik Anantharaman, Alexander Loy, Michael Pester; "Global diversity and inferred ecophysiology of microorganisms with the potential for dissimilatory sulfate/sulfite reduction"; FEMS Microbiology Reviews, Volume 47, 2023-10-5
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