Las diatomeas proporcionan un hábitat atractivo para los bacoli

Las algas unicelulares son un hábitat atractivo y sorprendentemente diverso para las bacterias marinas. Un equipo de investigación dirigido por el microbiólogo Prof. Dr. Meinhard Simon de la Universidad de Oldenburg ha demostrado por primera vez cómo los diferentes tipos de bacterias tienden a colonizar diferentes partes de la diatomea microscópica común del Mar del Norte. El equipo presenta los resultados de su estudio en la edición actual de Diario de Botánicadestacando las complejas interacciones entre algas y bacterias que son de fundamental importancia para los ciclos de materiales y las redes alimentarias en ambientes marinos.

Las diatomeas son un tipo importante de fitoplancton: algas microscópicas unicelulares que viven en los océanos del mundo. Encerradas en una capa de silicato duro, las diatomeas producen alrededor de una quinta parte del oxígeno en la atmósfera terrestre y también convierten el dióxido de carbono del aire en biomasa durante la fotosíntesis, lo que resulta en una asociación con más dióxido de carbono que las selvas tropicales, y es por eso que juega un papel importante en el ciclo del carbono y el clima. «Las diatomeas viven estrechamente asociadas con las bacterias, pero se sabe muy poco sobre muchos aspectos de sus interacciones», explicó Simon. El biólogo y su equipo ahora han analizado más de cerca estas interacciones microscópicas que son tan vitales para el medio ambiente y la bioquímica de los océanos.

El equipo de Oldenburg, dirigido por el profesor Simon, la Dra. Sarah Billerbeck y el candidato a doctorado Tran Quoc Din, eligió la diatomea común llamada Thalassiosira rútula Se utilizaron varios métodos microscópicos para un análisis detallado de su colonización por bacterias. El coautor del estudio, el Dr. Thomas Neu, del Centro Helmholtz para la Investigación Ambiental en Magdeburg.

Imágenes 3D de superficies de algas

Usando tintes fluorescentes, los investigadores pudieron demostrar que la superficie de estas algas muestra distintas diferencias bioquímicas microscópicas. Usaron lectinas, compuestos bioquímicos complejos que se unen específicamente a ciertos complejos de proteínas y carbohidratos, para marcar diferentes regiones en la superficie de las algas, teñirlas y, con la ayuda de un microscopio especial, hacerlas visibles como imágenes tridimensionales. Los científicos también descubrieron que diferentes tipos de bacterias se especializan en colonizar diferentes regiones de las algas. Las bacterias observadas pertenecían principalmente al grupo Roseobacter ya la cepa Flavobacteria.

«La superficie celular de las diatomeas es sorprendentemente diversa en su estructura. No esperábamos que la colonización de diferentes especies bacterianas se ajustara a esta estructura», explicó Simon. El equipo también notó que algunas especies bacterianas se encuentran más comúnmente en los diminutos filamentos, o «filamentos», en la superficie de las algas. «Los patrones de colonización reflejan las muy diversas características metabólicas de diferentes especies de bacterias y su capacidad para colonizar superficies», dijo Simon, resumiendo los hallazgos del equipo.

Estos resultados también son interesantes porque brindan información sobre el microambiente de las diatomeas. Conocido como la «atmósfera natural», este ambiente es rico en materia orgánica secretada por las células de algas. «Estudios anteriores han demostrado que las algas usan esto para atraer bacterias específicas que producen sustancias vitales para su supervivencia, como las vitaminas, de forma similar a como las plantas atraen a las abejas con sus flores», explicó Simon. Y agregó: «Basándose en estos nuevos hallazgos, los estudios futuros pueden examinar con más detalle la función precisa de las diferentes especies bacterianas en la atmósfera».

El estudio actual se realizó como parte del Centro de Investigación Transregional Colaborativo (CRC), bacteria de la roséola, que está financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG). En los 13 años transcurridos desde la creación del Centro de Investigación Química, más de 60 investigadores de Oldenburg, Brunschweig, Göttingen y Bonn han estudiado las bacterias del grupo Roseobacter. Estas bacterias se encuentran en todos los entornos marinos, desde los trópicos hasta los mares polares y desde la capa superficial hasta las profundidades del mar. Los investigadores han descubierto varias cepas nuevas y han descrito por primera vez las interacciones de los representantes de este grupo con otros microorganismos, su distribución y biogeografía funcional en los océanos de todo el mundo. En total, más de 250 artículos científicos publicados se basan en investigaciones realizadas en el contexto de CRC Roseobacter.