Antigua ‘materia oscura’ microbiana: miles de especies bacterianas desconocidas descubiertas en las cuevas de lava de Hawái

Las antiguas cuevas de lava de la isla de Hawái contienen miles de especies bacterianas desconocidas

Se ha descubierto una diversidad bacteriana más alta de lo que esperaban los científicos en cuevas de lava, tubos de lava y respiraderos geotérmicos en la Isla Grande de Hawái. Los resultados se informan en un nuevo estudio publicado hoy (21 de julio de 2022) en la revista Fronteras en Microbiología.

Esta investigación investiga la diversidad y las interacciones dentro de estos ecosistemas microbianos, que explican cómo existe la vida. Marte Y la Tierra temprano en el pasado. Sorprendentemente, los resultados mostraron que una clase de bacteria conocida como Chloroflexi es a menudo una especie «fundamental», lo que significa que está relacionada con muchas otras especies y, por lo general, desempeña funciones ecológicas críticas en una comunidad. Muchas especies de cloroflexi son poco conocidas, y la investigación adicional revelará especies no descubiertas previamente, así como información sobre el papel que desempeñan estas especies en estos entornos extremos.

El primer autor, el Dr. Rebeca de Prescott NASA Centro Espacial Johnson y Universidad de Hawái en Manoa, EE. UU. «Chloroflexi es un grupo muy diverso de bacterias, con muchas funciones diferentes en muchos entornos diferentes, pero no se ha estudiado bien, por lo que no sabemos qué hace en estas comunidades. Algunos científicos llaman a estos grupos ‘materia oscura microbiana’ – Microorganismos no vistos o no estudiados en la naturaleza.

Vida volcánica invisible

Prescott y sus colegas recolectaron 70 muestras de una variedad de sitios, incluidos respiraderos geotérmicos activos (fumarolas), así como tubos de lava y cuevas «más jóvenes» y «más antiguos», que tenían menos de 400 años y entre 500 y 800 años. , respectivamente, para aprender cómo cambian las comunidades bacterianas con el tiempo. Pudieron determinar la diversidad y abundancia de clases bacterianas en cada muestra a través de la secuenciación ribosómica. ARN presentes en las muestras. Las redes bacterianas sincrónicas también proporcionaron pistas sobre posibles interacciones entre estos microorganismos.

Gruesas esteras microbianas cuelgan debajo de un saliente rocoso en los respiraderos de vapor que se extienden a lo largo de la zona este de grietas en la isla de Hawái. Crédito: Jimmy vio

Se esperaba que las condiciones más duras, los sitios geotérmicos, fueran menos diversos que los tubos de lava más habitables y mejor establecidos. Si bien en realidad se encontró menos diversidad, el equipo de investigadores se sorprendió al descubrir que las interacciones dentro de estas comunidades eran más complejas que en los sitios de mayor diversidad.

«Esto nos lleva a la pregunta: ¿Los ambientes extremos ayudan a crear comunidades microbianas más interactivas, donde los microorganismos dependen más unos de otros?» dijo Prescott. «Y si es así, ¿qué pasa con los entornos hostiles que ayudan a crear esto?»

Dado que Chloroflexi, y otra clase llamada Acidobacteria, han estado presentes en casi todos los sitios, pueden desempeñar funciones esenciales en estas comunidades. Sin embargo, estas no fueron las bacterias más abundantes y las comunidades individuales de los diferentes sitios mostraron diferencias significativas en la diversidad y complejidad de las interacciones microbianas. Al contrario de lo que cabría esperar, los grupos más abundantes, las oxifotobacterias y las actinobacterias, no solían ser especies «fundamentales», lo que sugiere que sus funciones pueden ser menos importantes para la estructura general de la comunidad.

Más preguntas que respuestas

Debido a que el estudio actual se basó en la secuenciación parcial de un solo gen, no puede identificar con precisión los tipos de microbios o sus «funciones» en una comunidad. Por lo tanto, se necesita más investigación para ayudar a revelar las especies individuales presentes, así como para comprender mejor el papel de estas bacterias en el medio ambiente.

Formación de estalactitas en el sistema de cuevas de Hawai de este estudio con minerales de cobre y colonias de bacterias blancas. A pesar de que el cobre es tóxico para muchos organismos, esta formación alberga una comunidad microbiana. Crédito: Kenneth Ingham

“En general, este estudio ayuda a ilustrar lo importante que es estudiar los microbios en cocultivo, en lugar de cultivarlos solos (como aislados)”, dijo Prescott. “En el mundo natural, los microbios no crecen de forma aislada. En cambio, crecen, sobreviven e interactúan con muchos otros microorganismos en un mar de señales químicas de esos otros microbios. Esto puede alterar su expresión génica, afectando sus funciones en la sociedad. .»

Además de los conocimientos sobre la vida pasada, o incluso futura, en Marte, las bacterias de los entornos volcánicos también podrían ser útiles para comprender cómo los microbios transforman las rocas volcánicas (basalto) en suelo, así como para la biorremediación, la biotecnología y la gestión sostenible de los recursos.

Referencia: «Islas dentro de islas: estructura bacteriana y evolución bacteriana en las cuevas y fumarolas de Hawái» por Rebecca D. Prescott, Tatiana Zamkovaya, Stuart B. , Alan W. Deshaw, Patrick S. J. Chen y Penelope J. Boston, 21 de julio de 2022, disponible aquí. Fronteras en Microbiología.
DOI: 10.3389 / fmicb.2022.934708

Financiamiento: Sede de la NASA, Universidad George Washington