Nos obliga a repensar nuestra actual comprensión del ciclo del nitrógeno marino
Para la mayor parte de la vida en la Tierra, el oxígeno es esencial y, por lo general, se necesita la luz del sol para producir ese oxígeno. Pero en un giro emocionante, los investigadores han descubierto un microbio común que habita en el océano rompiendo todas las reglas.
Los científicos han descubierto que un microbio llamado Nitrosopumilus maritimus y varios de sus primos, llamados arqueas oxidantes de amoníaco (AOA), pueden sobrevivir en ambientes oscuros y sin oxígeno al producir oxígeno por sí mismos. Lo hacen mediante un proceso biológico que no se ha visto antes.
Si bien se estableció previamente que estos microbios pueden vivir en ambientes donde es escaso el oxígeno, lo que no estaba claro es qué hacían allí y cómo se mantenían vivos durante tanto tiempo. Esa fue la inspiración detrás de esta nueva investigación.
"Estos tipos son realmente abundantes en los océanos, donde juegan un importante papel en el ciclo del nitrógeno", dice la microbióloga Beate Kraft, de la Universidad del Sur de Dinamarca.
"Para esto necesitan oxígeno, por lo que ha sido un enigma de larga data por qué son también muy abundantes en aguas donde no hay oxígeno. Pensamos, ¿Simplemente pasan allí el rato sin ninguna función? ¿Son una especie de células fantasma?"
Si recoges un balde de agua de mar del océano, cada quinta célula será uno de estos organismos, así de comunes son. Aquí, los investigadores sacaron los microbios de su hábitat natural y los transfirieron al laboratorio.
El equipo quería observar más de cerca lo que sucedería cuando se agotara todo el oxígeno disponible y no hubiera luz solar para producir oxígeno nuevo. El mismo escenario ocurre cuando N. maritimus pasa de aguas ricas en oxígeno a aguas empobrecidas en oxígeno.
Lo que encontraron fue algo inesperado: los microorganismos producían su propio oxígeno para crear nitrito, con gas nitrógeno (dinitrógeno) como subproducto.
"Vimos cómo consumieron todo el oxígeno del agua y luego, para nuestra sorpresa, en cuestión de minutos, los niveles de oxígeno comenzaron a aumentar nuevamente", dice el geobiólogo Don Canfield, de la Universidad del Sur de Dinamarca. "Eso fue muy emocionante".
Por el momento, los investigadores no están seguros de cómo están logrando este truco los microbios, y la cantidad de oxígeno producido parece ser relativamente pequeña (solo lo suficiente para su propia supervivencia), pero parece ser diferente a los pocos procesos de oxígeno sin luz solar que ya conocemos.
Lo que muestra la nueva vía es que la producción de oxígeno de N. maritimus se vincula con su producción de nitrógeno gaseoso. Los microbios están convirtiendo de alguna manera el amoníaco (NH3) en nitrito (NO2-), un proceso que utilizan para metabolizar la energía, en un entorno sin oxígeno.
A su vez, esto requiere que produzcan su propio oxígeno, del cual el equipo detectó rastros, junto con el subproducto del gas nitrógeno (N2).
Este proceso elimina el nitrógeno biodisponible del medio ambiente, y esa es una nueva novedad en el ciclo del nitrógeno, que sustenta todos los ecosistemas. Este hallazgo podría tener consecuencias de "gran alcance", y eso necesita más investigación.
"Si este estilo de vida está muy extendido en los océanos, ciertamente nos obliga a repensar nuestra actual comprensión del ciclo del nitrógeno marino", dice Kraft.
"Mi próximo paso es investigar el fenómeno que vimos en nuestros cultivos de laboratorio en aguas sin oxígeno en varios lugares del océano en todo el mundo".
La investigación ha sido publicada en Science: Oxygen and nitrogen production by an ammonia-oxidizing archaeon
