Desde hace varias décadas, los yacimientos de petróleo del Golfo de México han atraido a empresas tanto privadas como gubernamentales que buscan extraer el crudo para su posterior refinación y venta. Pero el petróleo ha existido desde hace millones de años en el Golfo de México, e incluso burbujea desde el fondo marino en chapopoteras naturales. Si no había empresas ahí para explotarlo, ¿qué sucedía con él? Bueno, como suele suceder con cualquier fuente de carbono que existe en el planeta, alguna bacteria aprendió a utilizarlo, a refinarlo para su propio beneficio. Pero no sólo las bacterias lo hacen. “Es impresionante ver el medio ambiente de las chapopoteras. Está lleno de vida, pleno de organismos”, comenta para Cienciorama Maxim Rubin, investigador del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, en Bremen, Alemania.

Maxim y sus colegas de Estados Unidos y Canadá, liderados por Nicole Nubilier, también del Instituto Max Planck, ya habían analizado en 2006 las chapopoteras cercanas a Campeche, una llamada Chapopote y la otra Mictlán. Lo que encontraron en esa primera expedición fueron bacterias en vida libre llamadas Cycloclasticus que podían consumir todo tipo de hidrocarburos. Pero además de hallarlas en vida libre, también las localizaron viviendo como simbiontes en las branquias de los mejillones de las chapopoteras. “En ese entonces no conocíamos su función. No teníamos las herramientas necesarias”, comenta el Dr. Rubin. Fue por eso que en 2015 este grupo internacional de investigadores decidió volver a explorar esta zona del Golfo de México, “acompañados de un par de investigadoras mexicanas: Elva Escobar y Adriana Caballero que estaban estudiando los cangrejos de la zona”, agrega Rubin.

Durante la nueva expedición volvieron a obtener muestras de agua de las chapopoteras y algunos mejillones y esponjas “a partir de un reporte reciente que decía que las Cycloclasticus también mantenían simbiosis con las esponjas”, explica Maxim.

Con las nuevas herramientas de la biología molecular y la bioinformática, el grupo de la Dra. Nubilier ahora sí podía hacer análisis mucho más completos, y averiguar cómo interactuaban las Cycloclasticus con los mejillones. Una vez que obtuvieron todo el ADN de las muestras de mejillones –que incluía el ADN de las bacterias que vivían dentro de ellos–, analizaron sólo el de las bacterias para saber qué les podían contar de esta relación molusco-bacteria.

“Logramos obtener el genoma de las Cycloclasticus que viven en los mejillones y las esponjas y determinamos que dentro de los primeros había otros cuatro simbiontes”, comenta la investigadora mexicana Lizbeth Sayavedra, quien participó en este estudio como miembro del Instituto Max Planck. Estos resultados fueron publicados por el grupo de investigación el 19 de junio en la revista PNAS.

La Dra. Lizbeth y sus colegas se enfocaron en las Cycloclasticus porque era lo que le permitía a los mejillones y a las esponjas vivir en un mundo de chapopote. Estos hospederos bombean el agua hacia sus interiores para tomar nutrientes y oxígeno disuelto, pero además también bombean hidrocarburos que ni mejillones ni esponjas pueden digerir. Es sólo gracias a las bacterias simbiontes que pueden utilizarlos como fuentes de energía. Entre los hidrocarburos que se liberan en el fondo del golfo están algunos sencillos como el etano y el propano y otros muy complejos como el naftaleno, que ordena parte de sus carbonos como un anillo muy difícil de romper.

“Encontramos que las Cycloclasticus de vida libre pueden consumir todo tipo de hidrocarburos porque en su genoma están los genes que les permiten construir las enzimas necesarias para degradarlos, tienen todas las herramientas necesarias para convertir cualquier hidrocarburo en alimento”, comenta Lizbeth.

“Pero las Cycloclasticus que viven dentro de los mejillones y las esponjas sólo pueden alimentarse de los hidrocarburos sencillos”, explica la Dra. Sayavedra, refiriéndose al etano y al propano. “Cuando analizamos el genoma de los simbiontes, descubrimos que no tienen los mismos genes que sus hermanas de vida libre. No tienen toda la caja de herramientas genética”

“Eso explicó por qué los mejillones se morían cuando sólo les dábamos hidrocarburos complejos”, comenta Maxim Rubin. “Fueron experimentos muy frustrantes”. Al parecer, en el pasado, cuando Cycloclasticus entró a vivir en los mejillones y las esponjas empezó a perder parte de sus genes. “Este proceso es normal, es parte del camino evolutivo que se sigue al convertirse en simbionte”, explica Lizbeth.

¿Pero por qué perder esos genes? ¿Por qué los mejillones se quedarían con un simbionte que no les permite utilizar todos los hidrocarburos? Al parecer, mientras están en vida libre hay muchos otros microorganismos que pueden consumir los hidrocarburos sencillos generando una gran competencia y forzando a Cycloclasticus a especializarse en los hidrocarburos complejos.

Pero una vez dentro de los mejillones y esponjas, las Cycloclasticus no tienen competencia. Como estos organismos bombean agua con hidrocarburos a branquias, el simbionte recibe una dosis constante de etano y propano. No tiene por qué hacer el esfuerzo de consumir los hidrocarburos complejos, y obtiene suficiente energía de los hidrocarburos sencillos como para compartirla con sus hospederos. Es así como las esponjas y los mejillones “domesticaron” a las Cycloclasticus.

Los ecosistemas marinos son una de las partes menos exploradas de nuestro planeta. Sabemos más sobre la superficie lunar que sobre ellos. Este tipo de trabajos no sólo nos permiten conocerlos mejor, sino nos permiten sorprendernos de maneras únicas.

 

Fuente: Rubin-Blum, M. et al. Short-chain alkanes fuel mussel and sponge Cycloclasticus symbionts from deep-sea gas and oil seeps. Nat. Microbiol. 2, 17093 (2017). | DOI: 10.1038/nmicrobiol.2017.93 | www.nature.com/naturemicrobiology

 

Imagen: Un brazo robótico colecta mejillones del fondo del Golfo de México que son capaces de alimentarse de hidrocarburos sencillos. Crédito: MARUM -Centro de Ciencias Ambientales Marinas, Universidad de Bremen, Alemania.

 


Publicado originalmente en Cienciorama

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