Trichodesmium: las bacterias que fertilizan los océanos trabajan juntas para adaptarse a los niveles de luz

Uno de los tipos de bacterias fotosintéticas más abundantes e importantes en los océanos debe su éxito al trabajo en equipo.

La bacteria, llamada Tricodesmiopueden unirse activamente para formar grandes agregados en respuesta a condiciones ambientales cambiantes, o separarse, Ulrike Pfreundt en ETH Zurich en Suiza y sus colegas han descubierto.

“Este comportamiento es posiblemente la clave de por qué Tricodesmio es tan abundante y tan exitoso”, dice Pfreundt.

Tricodesmio es un grupo de varias especies de cianobacterias. Sus miembros a veces se llaman aserrín de mar, ya que a menudo forman flores de color marrón rojizo, que pueden haber dado su nombre al Mar Rojo.

Estas bacterias no solo proporcionan alimento para otros organismos, sino que también convierten el nitrógeno de la atmósfera en sustancias químicas que otros organismos fotosintéticos pueden utilizar. Fertilizan vastas áreas del océano que de otro modo serían demasiado pobres en nutrientes para que cualquier cosa crezca, dice Pfreundt.

“Es el fertilizante vivo para los océanos, esencialmente”, dice ella. “Proporcionan una gran parte del nitrógeno que se fija en el océano, y muchos otros organismos que secuestran CO2 dependen de este nitrógeno”.

Tricodesmio crece en filamentos similares a pelos de hasta varios cientos de células de largo. Los filamentos se pueden encontrar flotando individualmente, pero también suelen aparecer en colonias o agregados, cada uno de los cuales contiene hasta varios cientos de filamentos.

Estos agregados pueden tener 1 o 2 milímetros de ancho, lo que los hace visibles a simple vista. En algunos agregados, llamados bocanadas, los filamentos irradian desde el centro como un pompón. En otros, llamados mechones, los filamentos son paralelos como un mechón de cabello.

Se ha demostrado que los agregados ayudan Tricodesmio obtener el hierro que necesita de las partículas de polvo. Pero cómo se forman los agregados ha sido un misterio, dice Pfreundt. Una idea es que los filamentos simplemente se pegan si chocan entre sí, pero esto no explica su apariencia organizada. Otra es que crecen de esta manera.

mientras crece Tricodesmio en el laboratorio para estudiar sus genomas, Pfreundt notó que la apariencia de los agregados podía cambiar completamente durante el día, lo que la hizo sospechar que se trataba de un proceso activo. Ella y sus colegas ahora han realizado una serie de experimentos para confirmar esto y mostrar cómo sucede.

Los filamentos pueden deslizarse a lo largo de las superficies, y cuando dos filamentos entran en contacto, pueden comenzar a deslizarse uno junto al otro, como dos trenes que se usan mutuamente como vías. Si este proceso continúa indefinidamente, los filamentos se separan completamente unos de otros, dice Pfreundt. Entonces, cuando las bacterias quieren permanecer en agregados, siguen invirtiendo direcciones.

Descubrió que para hacer que los agregados se amontonen con más fuerza, las inversiones ocurren con mayor frecuencia, lo que mantiene mayores superposiciones de los filamentos. Para aflojarlos, las inversiones ocurren con menos frecuencia.

Este aflojamiento o endurecimiento de los agregados puede ocurrir en solo minutos en respuesta a los cambios en los niveles de luz, descubrió el equipo. La luz muy brillante puede dañar la maquinaria fotosintética, y los agregados más compactos reducen los niveles de luz a los que está expuesto cada filamento.

En el océano, esto puede ayudar Tricodesmio hacer frente a la salida del sol o ir detrás de las nubes.

Pfreundt cree que este aflojamiento o endurecimiento también ayuda a los agregados a controlar su flotabilidad, permitiéndoles moverse hacia arriba o hacia abajo según sea necesario. Tricodesmio se sabe que se mueve más profundamente para obtener fosfato cuando este nutriente se agota en la superficie.

“El mecanismo de inversión de Tricodesmio – hacer que los agregados se aflojen o aprieten para afectar su densidad, flotabilidad y adquisición de luz – bien puede haber contribuido al éxito de la especie”, dice ricardo kirbyun científico independiente y autor que estudia el plancton.

Pfreundt y sus colegas también encontraron que, en lugar de comprender diferentes cepas como se pensaba anteriormente, las bocanadas se forman a partir de la fusión de mechones. Pero quedan muchas preguntas sin respuesta, como cómo se deslizan los filamentos y cómo saben cuándo dar marcha atrás.

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