Microbios simbióticos en su intestino secretan las enzimas necesarias para digerir la parte más resistente de la madera
Acosaron a las antiguas armadas griegas, ayudaron al naufragio de Cristóbal Colón, ayudaron en el hundimiento de la Armada Española y provocaron que los muelles de la Bahía de San Francisco se derrumbaran en el mar pero, hasta ahora, los científicos no habían podido determinar exactamente cómo pueden causar tal daño los gusanos de barco, de la madera o broma (una familia de moluscos).
Un equipo de investigadores, dirigido conjuntamente por la Universidad de Massachusetts Amherst y la Universidad de Plymouth, junto con colaboradores de la Universidad de Maine y la Facultad de Medicina UMass Chan, han descubierto que una población de microbios simbióticos, que viven en un sub órgano del intestino que se pasa por alto, llamado "tiflosol", tienen la capacidad de secretar las enzimas necesarias para digerir la lignina, la parte más resistente de la madera.
"Los gusanos de barco son animales muy importantes", dice Reuben Shipway, coautor de la investigación y quien inició este trabajo como parte de su beca postdoctoral en la UMass Amherst.
"Se encuentran en todos los océanos del mundo y no sólo han cambiado la historia, sino que también son ingenieros de ecosistemas y desempeñan un papel fundamental en el ciclo del carbono en ambientes acuáticos. Es increíble que no hayamos comprendido completamente cómo lo hacen".
La madera es una sustancia milagrosa: flexible y resistente, su fibrosa pero nutritiva celulosa puede ser una excelente comida, pero sólo para aquellos seres vivos que pueden digerirla y también atravesar la capa de lignina, una sustancia dura, parecida a una armadura, que rodea la celulosa como si fuera un envoltorio que induce la ira alrededor de tu delicia favorita.
Los microbiólogos saben desde hace mucho tiempo que los animales capaces de digerir la lignina, como las termitas, albergan en sus intestinos colonias simbióticas especializadas de microbios que hacen el trabajo de descomponer la lignina por ellos.
"Pero", dice el autor principal Barry Goodell, profesor de microbiología recientemente jubilado en la UMass Amherst y profesor emérito de la Universidad de Maine, "durante mucho tiempo se pensaba que el tracto digestivo del gusano de barco era prácticamente estéril".
Entonces, ¿Cómo hacen los gusanos de barco lo que hacen?
Goodell y Shipway han pasado la mayor parte de la última década tratando de responder a esta pregunta, probando una variedad de innovadoras hipótesis, ninguna de las cuales reveló el secreto de los gusanos de barco.
"Decidimos volver a observar con mucho cuidado el intestino del gusano de barco", dice Goodell, "por si a los investigadores de los últimos cien años se les hubiera escapado algo".
De hecho, ese parece ser el caso.
Resulta que los gusanos de barco tienen un curioso sub órgano, llamado tiflosol ("parece el bigote de Salvador Dalí al revés", dice Shipway) que está incrustado en el tracto digestivo del molusco.
Imagen: Micrografía electrónica de barrido de un ciego de T. navalis, centrada en el subórgano tiflosol. El ciego se extrajo de un gusano de barco anestesiado antes de sumergirlo en paraformaldehído al 4% en un tampón de fosfato 0,1 M. Luego se abrió el ciego para revelar la estructura interior. Luego, la superficie interior expuesta se recubrió con oro para obtener imágenes con el microscopio electrónico de barrido. Crédito: International Biodeterioration & Biodegradation (2024). DOI: 10.1016/j.ibiod.2024.105816
Investigadores anteriores habían pensado que servía como una estructura de mezcla pero, cuando Goodell y Shipway hicieron un trabajo de cultivo preciso, contando con la ayuda de las instalaciones del Laboratorio Nacional Argonne para el análisis metagenómico, así como con la técnica avanzada de microscopía de sonda genética en el Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas de la UMass Amherst, encontraron lo que generaciones de investigadores habían pasado por alto: grupos ocultos de simbiontes bacterianos con la capacidad de producir enzimas que digieren la lignina.
Esta investigación no sólo ayuda a resolver un misterio de larga data, sino que los hallazgos también pueden tener importantes aplicaciones prácticas. Las empresas de biotecnología están buscando nuevas enzimas que puedan digerir sustratos recalcitrantes de manera más eficiente de lo que permiten los actuales procesos bioindustriales, y nuevas fuentes de enzimas que puedan abrir la estructura de los residuos de biomasa son muy importantes para hacer crecer este campo. Además, los simbiontes anteriores de gusanos de barco han demostrado ser un tesoro de productos naturales, como nuevos antibióticos antiparasitarios, que pueden tener significativos impactos en la salud humana.
En el frente del cambio climático, investigaciones como esta pueden ayudar a perfeccionar los modelos que predicen cómo se liberan al medio ambiente el CO2 y otros gases de efecto invernadero, especialmente teniendo en cuenta que grandes cantidades de restos de madera en tierra terminan en el océano, donde gran parte pasa a través del intestino del gusano de barco.
Finalmente, otras especies animales, incluidos otros moluscos, la lombriz de tierra común e incluso los renacuajos de las ranas, también poseen un tiflosol que no se ha estudiado en profundidad antes. Si en esos animales se encontraran simbiontes similares a los de los gusanos de barco, podría cambiar nuestra comprensión de cómo esos animales también se abren camino en el mundo.
"Es muy satisfactorio", dice Goodell sobre la investigación. "Hemos estado tratando de descifrar este misterio durante años y finalmente descubrimos el secreto simbionte bacteriano oculto del gusano de barco".
La investigación se ha publicado recientemente en International Biodeterioration and Biodegradation: First report of microbial symbionts in the digestive system of shipworms; wood boring mollusks
