Nueva especie bacteriana de un respiradero hidrotermal arroja luz sobre la evolución microbiana

respiradero hidrotermal "Crab Spa
El sitio de respiradero hidrotermal de aguas profundas conocido como "Crab Spa" en la Cordillera del Pacífico Oriental. (Foto cortesía de Stefan Sievert, WHOI/NSF/HOV Alvin, © Woods Hole Oceanographic Institution)

La nueva cepa representa la primera bacteria mesófila y oxidante de azufre del género Hydrogenimonas

Los respiraderos hidrotermales de aguas profundas son fuentes termales en el fondo del océano. El agua de mar penetra en la corteza del océano, se calienta y asciende a la superficie del fondo marino transportando nutrientes disueltos. Alrededor de estos respiraderos, lejos de la luz solar, se encuentran vibrantes comunidades biológicas.

Aquí, los microbios desempeñan el papel de productores primarios mediante la quimiosíntesis, similar al papel que desempeñan las plantas en la tierra mediante la fotosíntesis.

Investigadores de la Universidad de Hokkaido, en colaboración con colegas de la Institución Oceanográfica Woods Hole, han estado trabajando para comprender la diversidad microbiana en ambientes hidrotermales de aguas profundas en la Dorsal del Pacífico Oriental basándose en estudios de cultivo de microbios. Aislaron una nueva cepa de campilobacterias de un respiradero de agua caliente conocido como "Crab Spa" y la llamaron Hydrogenimonas cancrithermarum, en honor al sitio.

"Las especies quimiolitoautotróficas de la clase Campylobacteria (también conocidas como Epsilonproteobacteria) son reconocidas como un grupo bacteriano ecológicamente importante en los respiraderos hidrotermales, que contribuyen a la producción primaria", explica la profesora asistente Sayaka Mino, primera autora del artículo y líder del grupo de investigación en la Facultad de Ciencias Pesqueras de la Universidad de Hokkaido.

"Por otro lado, algunos miembros de esta clase, como Helicobacter, Arcobacter y Campylobacter, también son patógenos bien conocidos para humanos y animales".

DSV Alvin con el barco nodriza R/V Atlantis

Imagen: El DSV Alvin con el barco nodriza R/V Atlantis (Foto de Jennifer Barone, Institución Oceanográfica Woods Hole). Crédito: Institución Oceanográfica Woods Hole

Hydrogenimonas es conocido como el género termófilo (adaptado a temperaturas altas) que está más estrechamente relacionado con los géneros mesófilos y patógenos de la clase Campylobacteria. Sin embargo, hasta ahora solo se han reportado dos especies descritas en este género. El presente estudio reveló que la nueva cepa representa la primera bacteria mesófila (adaptada a temperaturas moderadas) y oxidante de azufre del género, ampliando las características fisiológicas y metabólicas del género.

"El descubrimiento de una especie mesófila de Hydrogenimonas fue inesperado. La cepa probablemente nos brinda la oportunidad de investigar su transición evolutiva de un estilo de vida termófilo a mesófilo y de autótrofo (capaz de crear compuestos orgánicos) a heterótrofo (consume autótrofos para obtener compuestos orgánicos)," dice Mino.

Además, llevaron a cabo un estudio comparativo exhaustivo de los genomas de Campylobacteria, y descubrieron que los genes responsables de la vía de la fosfotransacetilasa-acetato quinasa (Pta-AckA) tienden a conservarse entre Hydrogenimonas y las especies mesófilas que posteriormente divergieron de Hydrogenimonas, independientemente de su metabolismo y patogenicidad.

"Se ha informado que la vía Pta-AkaA en una especie patógena de Campylobacter desempeña un importante papel en la colonización de anfitriones. Si bien todavía no entendemos su papel específico en el género Hydrogenimonas, la adquisición de los genes podría representar un evento clave que permitió su diversificación desde los respiraderos de las profundidades marinas hacia otros ambientes", dice el Dr. Stefan Sievert, líder del grupo de investigación del Instituto Oceanográfico Woods Hole.

"Hoy en día, los estudios de la diversidad microbiana se basan en gran medida en enfoques de secuenciación metagenómica independientes del cultivo que producen cantidades masivas de datos", dice Mino. "Sin embargo, es vital recordar la importancia del cultivo, como lo demuestra el aislamiento de la nueva cepa que difiere notablemente de otros miembros del género Hydrogenimonas".

Los investigadores continuarán sus esfuerzos para descubrir nuevas especies cultivables y así contribuir a la comprensión de la diversidad de Campylobacteria.

Los hallazgos fueron publicados en la revista International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology: Hydrogenimonas cancrithermarum sp. nov., a hydrogen- and thiosulfate-oxidizing mesophilic chemolithoautotroph isolated from diffuse-flow fluids on the East Pacific Rise, and an emended description of the genus Hydrogenimonas

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