Un grupo de bacterias se divide casi diez veces más rápido de lo que se suponía
Si los científicos quieren averiguar qué tan rápido crece una población de bacterias, a menudo miden cómo cambia su recuento de células con el tiempo. Sin embargo, este método tiene un gran defecto: no mide qué tan rápido se multiplican o mueren las bacterias.
Sin embargo, estos factores son muy importantes para comprender los procesos ecológicos. Es por eso que los investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen ahora han analizado más de cerca estos procesos durante una floración primaveral en German Bight. Al hacerlo, desafían algunos dogmas anteriores.
Los investigadores de Jan Brüwer, Bernhard Fuchs y Rudolf Amann investigaron el crecimiento de bacterias durante la floración primaveral frente a Helgoland utilizando varios métodos: con el microscopio, contaron e identificaron no solo las células presentes, sino también la frecuencia de las células que se estaban dividiendo actualmente. De esta forma, pudieron calcular la rapidez con la que se multiplicaban diferentes tipos de bacterias en su entorno natural.
"Usamos métodos microscópicos modernos para visualizar y contar las células en división en miles de imágenes", explica Jan Brüwer, quien realizó el estudio como parte de su tesis doctoral. "Aprovechamos el hecho de que una célula en división tiene que dividir su genoma duplicado en sus células hijas. Por lo tanto, pudimos identificar claramente estas células en función de la distribución del ADN en la célula". Esto permitió a los investigadores determinar las tasas de crecimiento de grupos individuales de bacterias durante períodos de tiempo más largos.
"Los resultados nos reservaron algunas sorpresas", dice el líder del grupo, Bernhard Fuchs. "Por ejemplo, descubrimos que el grupo de bacterias más común en el océano, llamado SAR11, se divide casi diez veces más rápido de lo que se suponía". Además, en muchos casos, las tasas de crecimiento medidas no coinciden con la abundancia de las respectivas bacterias en el agua.
"Si las bacterias se dividen con frecuencia pero no son abundantes, sugiere que son víctimas populares de depredadores o virus", explica Brüwer. "El momento de la proliferación bacteriana también fue sorprendente: las bacterias SAR11 se dividieron con frecuencia antes del inicio de la proliferación de algas en el Mar del Norte. Todavía es un misterio de dónde tomaron la energía necesaria para hacerlo".
Imagen: Puesta de sol sobre la isla de Helgoland en German Bight, donde los investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina obtuvieron sus muestras. Crédito: Jan Brüwer / Instituto Max Planck de Microbiología Marina
No todos los grupos bacterianos se comportaron de manera tan inesperada como SAR11; para otros grupos, los resultados ahora recopilados estaban más en línea con las expectativas de los investigadores; en su caso, las tasas de crecimiento y el número de células coincidieron en gran medida.
Hasta ahora, se ha asumido que el SAR11, que tiene células muy pequeñas, se las arregla con pocos nutrientes, no se divide muy a menudo y se come raramente debido a su pequeño tamaño. En contraste, otras bacterias más grandes, por ejemplo, Bacteroidetes, se consideran un alimento popular, se multiplican rápidamente y desaparecen con la misma rapidez cuando los depredadores y los virus siguen su rastro. El nuevo estudio de Brüwer y sus colegas pinta un panorama muy diferente.
"Nuestros resultados influyen en nuestra comprensión de los ciclos de los elementos, especialmente el ciclo del carbono, en el océano", dice Brüwer. "La bacteria más abundante en el océano, SAR11, es más activa y se divide más rápido de lo que se creía. Esto podría significar que necesitan menos nutrientes y son una fuente de alimento más popular de lo que se sospecha para otros organismos. Además, la rotación general de bacterias durante la proliferación de algas parece ser más rápida de lo que pensábamos".
"Esta investigación fue metodológicamente muy exigente y muestra la cantidad de información que se puede extraer de las imágenes de microscopía", dice Rudolf Amann, director del Instituto Max Planck de Microbiología Marina. "Estoy muy orgulloso de los investigadores involucrados por dominar esta gigantesca tarea y contento de tener el privilegio de trabajar con ellos. Los resultados logrados desencadenarán muchos debates interesantes sobre las relaciones ecológicas durante una floración primaveral y en el océano en general".
La investigación se publica en mSystems: In situ cell division and mortality rates of SAR11, SAR86, Bacteroidetes, and Aurantivirga during phytoplankton blooms reveal differences in population controls
