Bacterias marinas abandonaron sus flagelos y otros rasgos al migrar de regreso al océano

bacteria Dehalococcoidia en aguas termales
El JGI trabajó con investigadores de la Universidad de Nevada, Las Vegas, para secuenciar los genomas aislados de Dehalococcoidia de Great Boiling Spring en Nevada. Crédito: Jonathan K. Covington

Dehalococcoidia termófila con rasgos inusuales arroja luz sobre un inesperado pasado

Los científicos han descubierto flagelos en un lugar inesperado: bacterias del filo Chloroflexota que habitan en aguas termales. Las investigaciones muestran que los flagelos se perdieron en otras formas de Chloroflexota que se adaptaron a ambientes marinos hace cientos de millones de años.

Chloroflexota son bacterias que actúan como pequeños ingenieros naturales con habilidades especiales para descomponer contaminantes y reciclar carbono. Formaban parte de un antiguo linaje de bacterias que migraron desde los océanos y colonizaron la tierra. La Chloroflexota terrestre tiene ciertos rasgos que la mayoría de la Chloroflexota marina perdieron cuando regresaron a su hogar en el océano.

Una comprensión más profunda de cómo evolucionaron estas bacterias podría ayudar a diseñar microorganismos para la producción de biocombustibles y otras aplicaciones sostenibles.

Las aguas termales son ambientes extremos, donde tanto las temperaturas como los niveles de pH varían enormemente de una primavera a otra. Estos puntos críticos de biodiversidad albergan comunidades microbianas especializadas que viven en condiciones extremas. Los microorganismos que se encuentran allí utilizan una variedad única de sustancias químicas que normalmente no se encuentran en los océanos o los suelos.

Un estudio se centró en una clase dentro de Chloroflexota llamada Dehalococcoidia. Algunas Dehalococcoidia tienen la habilidad de degradar el tipo de químicos dañinos que se encuentran en pesticidas y refrigerantes. Los investigadores encontraron una serie de rasgos sorprendentes en Dehalococcoidia que habita en aguas termales. Algunos de esos rasgos desaparecieron en las bacterias que evolucionaron para habitar ambientes marinos, mientras que quedan ecos de otros.

motilidad en las bacterias DehalococcoidiaImagen derecha: Distribución y evolución de la motilidad dentro de la clase Dehalococcoidia.

Hasta ahora no se sabía que Chloroflexota produjera flagelos, estructuras similares a hélices que permiten a los organismos nadar. Sin embargo, la secuenciación del genoma y la metagenómica realizada por el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de EE. UU., una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, ha revelado estas herramientas de motilidad en Chloroflexota de aguas termales.

Los Dehalococcoidia que habitan en el océano no tienen flagelos, lo que significa que se perdieron en la adaptación evolutiva a los ambientes marinos. Estas bacterias son tan pequeñas que es posible que los flagelos sean un problema en aguas abiertas, ya que requieren más energía para que las bacterias se orienten y naden de la que obtendrían al buscar nutrientes y otros recursos en los océanos abiertos.

Otras sorpresas en la investigación incluyen una pérdida similar de paredes celulares y un patrón complejo de evolución de genes relacionados con el consumo de compuestos vegetales tanto en la Dehalococcoidia oceánica como en la de aguas termales. Dado que estas bacterias carecen de vías bioquímicas completas para descomponer el material vegetal por sí solas, es probable que cooperen con otros microorganismos de su comunidad para hacerlo.

Además, los científicos observaron que las bacterias tienen enzimas para sintetizar o degradar hormonas vegetales, lo que significa que sus contrapartes terrestres podrían tener la capacidad de manipular el crecimiento de las plantas.

En todo el filo, diversas Chloroflexota muestran la capacidad de respirar con o sin oxígeno, fijar nitrógeno y descomponer compuestos orgánicos e inorgánicos. El estudio de sus diversas capacidades metabólicas ofrece información sobre cómo se podrían aprovechar los procesos microbianos para aplicaciones que incluyen la producción de biocombustibles.

El estudio se ha publicado en The ISME Journal: Thermophilic Dehalococcoidia with unusual traits shed light on an unexpected past

Etiquetas: BacteriaPerderFlageloOcéano

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