It is all about electrons, not names

Martes 12 de Febrero de 2019

Los organismos vivos controlan en gran medida los flujos de materia y energía en nuestro planeta, y el estudio de sus interacciones es el objetivo de la ecología. Mientras los roles o funciones de los organismos multicelulares —como los árboles, insectos o mamíferos— son conocidos o inferidos por su taxonomía, esto no siempre es posible en el caso de los microbios.

¿Cuáles son entonces los atributos que caracterizan mejor a las comunidades microbianas que habitan los diferentes tipos de ecosistemas del planeta y a las funciones que ellas cumplen?

Los investigadores Salvador Ramírez-Flandes y Osvaldo Ulloa de la Universidad de Concepción (UdeC), junto con Bernardo González de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI), dan respuesta a esta pregunta en un artículo reciente publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. Mediante el análisis de un gran volumen de secuencias de ADN microbiano ambiental proveniente de diversos tipos de ecosistemas, ellos demuestran que los mejores atributos son los genes que codifican las oxidoreductasas —enzimas que catalizan las reacciones biológicas de transferencias de electrones o de reducción-oxidación(redox). Estas reacciones son la base energética de toda forma de vida conocida y dan origen a los ciclos biogeoquímicos en nuestro planeta.

Comúnmente, las comunidades biológicas son descritas como ensamblajes de especies, cuyos roles ecológicos son conocidos o bien pueden ser predichos en base a sus características morfológicas o, en el caso de los microorganismos, a través de un gen marcador filogenético. Sin embargo, en este último caso tal aproximación taxonómica es limitada al no conocerse las funciones de la mayoría de los microorganismos en el ambiente y al hecho de que éstos intercambian material genético entre sí, a través de un proceso conocido como transferencia lateral de genes. Para solucionar en parte este problema y caracterizar de mejor manera a las comunidades microbianas, estudios anteriores habían utilizado el conjunto total de las categorías de genes que codifican para las diversas funciones celulares. Esta aproximación, sin embargo, consideraba categorías de genes que no necesariamente tienen relación con funciones ecológicas, como por ejemplo las de replicación del ADN o división celular.

Salvador Ramírez-Flandes, investigador del Departamento de Oceanografía e Instituto Milenio de Oceanografía (IMO) de la Universidad de Concepción, Chile, candidato a doctor en la UAI, y autor principal del trabajo, señala: “En el último tiempo se ha hecho creciente la tendencia a usar un enfoque funcional (alternativa a la taxonómica) para el estudio de las comunidades microbianas. Sin embargo, hasta ahora, no existían argumentos suficientes para elegir una categoría particular de funciones a utilizar en un contexto global. En este estudio, demostramos que los genes que codifican las oxidoreductasas caracterizan a las comunidades microbianas mejor que otras categorías de genes. Además, con este enfoque se hacen evidentes las funciones ecológicas de los microorganismos relacionadas con los ciclos biogeoquímicos y el reciclaje de nutrientes en los distintos ambientes”.

Los resultados de este estudio deberían permitir en un futuro poder evaluar mejor los servicios ecosistémicos que proveen los diversos ambientes existentes en la Tierra, al incluir de mejor forma el rol biogeoquímico de los microorganismos, basado en sus rasgos redox. También este enfoque debiera poder ayudar a desarrollar mejores políticas de conservación, que no sólo incluyan a especies o ecosistemas íconos como los osos Panda o los arrecifes de coral, sino a que a los organismos más antiguos, metabólicamente diversos y abundantes del planeta. “Al fin y al cabo, son los microorganismos los que manejan la fisiología planetaria y permiten que especies animales como nosotros –mal llamados superiores- puedan existir”, señala Osvaldo Ulloa, profesor de oceanografía en la Universidad de Concepción, director del IMO, y co-autor del trabajo.

Puede acceder al artículo a través del siguiente enlace:

https://www.pnas.org/content/early/2019/02/07/1817554116

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