Equipo científico de la UCO que investiga en torno a cianobacterias
En los océanos habita una abundante población de microorganismos que ayuda a fijar dióxido de carbono y que no se escape a la atmósfera. Son bacterias marinas con capacidad de fotosíntesis, como las plantas. Algunas se han adaptado a las zonas oceánicas con menos nutrientes. La Universidad de Córdoba (UCO) ha descrito el mecanismo por el que una estirpe de ellas, del género Synechococcus, lo hace en zonas intermedias de los mares. Esta información, un paso evolutivo fundamental, puede ayudar a predecir su distribución cuando las aguas del planeta se calienten por culpa del cambio global y si pueden contribuir a reducirlo.
Las cianobacterias, como se llama el filo, son bastante numerosas en los mares. Tanto, que contribuyen a la captura de dióxido de carbono en la misma cantidad que todas las zonas cultivadas por el ser humano en el planeta. Para vivir, necesitan nitrógeno y acceso a la luz, por lo que su distribución por los océanos no es homogénea: las zonas intertropicales de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico no son muy acogedoras. Sin embargo, dos géneros han mostrado una capacidad sorprendente para estos entornos. “Intentamos conocer los mecanismos adaptativos desarrollados por estos seres para ser tan abundantes en zonas tan poco propicias”, explica José Manuel García Fernández, responsable del equipo investigador, del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la UCO.
Un género denominado Prochlorococcus es bastante exitoso en zonas sin acceso al nitrógeno y con condiciones de luz poco propicias. Lo hace, según describió este equipo hace 15 años, simplificándose hasta convertirse en bacterias low cost: en su evolución se han desprendido de las proteínas que lastran a otras cianobacterias en el centro de los grandes océanos. Sin embargo, esta estrategia no le permite expandirse a zonas con más nutrientes y con temperaturas más frías. Otro género también bastante adaptable, llamado Synechococcus, sí ocupa estos nichos.
En un trabajo de ciencia básica publicado en la revista Frontiers in Microbiology, el equipo científico ha publicado cómo una estirpe de este segundo género se distribuye más ampliamente por el mar. El nitrógeno es un nutriente fundamental para todas las cianobacterias. Para adquirir del ambiente moléculas de nitrógeno y producir materia orgánica, juega un papel fundamental una enzima llamada glutamina sintetasa. Para que funcione este mecanismo molecular, el organismo debe vivir en un ambiente en el que acceda al nitrógeno y tenga la suficiente luz. Los Synechococcus estudiados disponen de dos de estas enzimas. Con una de ellas, puede acceder al nutriente sin que le afecte la cantidad de luz que percibe. Con la otra, la cantidad de nitrógeno que le rodea puede ser variable, porque no le afecta.
“Este sistema es totalmente diferente al del resto de las cianobacterias, lo que la sitúa en una zona intermedia en una escala entre las más convencionales y las más adaptadas a los ambientes más extremos”, explica García Fernández. Sin llegar a estar tan desprovistas de proteínas como las del género Prochlorococcus, este grupo muestra unas características evolutivas parecidas. “Es un paso lógico en la evolución de estos individuos, y por eso ocupan un lugar de distribución más amplio en los océanos que las más adaptadas a ambientes más extremos”. Las Synechococcus pueden poblar zonas con más nutrientes, como las costas, y a zonas frías, ampliando de este modo su radio de acción respecto a las Prochlorococcus, aunque sean menos abundantes en las zonas intertropicales.
Dado que la temperatura de los océanos se incrementará durante este siglo por el cambio global, ¿qué pasará entonces con estas pequeñas pero numerosas mitigadoras de la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera? García Fernández predice que en general estos microorganismos serán más abundantes, porque su rango de acción se incrementará. Otra cuestión será si podrán ayudar a recuperar el equilibrio del planeta al ritmo que los seres humanos siguen emitiendo gases de efecto invernadero a la atmósfera.
María Agustina Domínguez Martín, Jesús Díez, José Manuel García Fernández. ‘Physiological Studies of Glutamine Synthetases I and III from Synechococcus sp. WH7803 Reveal Differential Regulation’. Frontiers in Microbiology. 28 June 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2016.00969