Los microbios viven dentro de los gusanos y producen proteínas anticongelantes que ayudan a la tolerancia al frío
Un equipo de biólogos marinos afiliados a múltiples instituciones en Italia ha descubierto que algunos gusanos marinos pueden sobrevivir en aguas polares frías gracias a bacterias simbióticas que producen proteínas similares a los anticongelantes.
Para su estudio el grupo se aventuró a tres zonas costeras de la Antártida y recolectó muestras de sedimentos que contenían gusanos marinos y las llevó al laboratorio para su estudio.
Investigaciones anteriores han demostrado que algunas criaturas marinas, como el draco rayado, producen proteínas que tienen propiedades similares a las del anticongelante para evitar congelarse en aguas frías. "Investigaciones anteriores también han demostrado que otras criaturas sin esta adaptación logran sobrevivir de alguna manera", dice Cinzia Corinaldesi, ecóloga marina de la Universidad Politécnica de Marche en Ancona, Italia..
En este nuevo estudio, el equipo de investigación sospechó que algunas de esas especies pueden estar recibiendo ayuda de microbios que producen proteínas para ellas. Para descubrir si ese podría ser el caso, se aventuraron a tres regiones costeras de la Antártida, a lo largo del Mar de Ross, y recogieron sedimentos oceánicos, que sabían que contendrían múltiples especies de gusanos marinos.
Imagen: Actividad de muestreo en la Antártida. Crédito: Marco Lo Martire
Capturaron tres especies de gusanos marinos, dos de los cuales se sabe que sobreviven alimentándose de cadáveres de animales muertos; el tercero era un depredador. También observaron que la temperatura del agua donde se habían recolectado las muestras promediaba 1° bajo cero; cualquier criatura que viviera allí necesitaría algún tipo de protección anticongelante.
Mediante disección, el equipo de investigación identificó dos tipos de proteínas enzimáticas, asociadas con Meiothermus silvanus y Anoxybacillus flavithermus, conocidas por generar prolina y glicol, materiales que reducen el punto de congelación de los líquidos. También descubrieron que ninguna de las proteínas fue producida directamente por los gusanos.
Imagen: Poliquetos antárticos investigados en el presente estudio: Leitoscoloplos geminus (A), Aphelochaeta palmeri (B) y Aglaophamus trissophyllus (C).
Luego, el equipo realizó un análisis de ADN de los gusanos para descubrir qué tipo de bacterias pueden estar residiendo dentro de sus cuerpos. Descubrieron dos géneros de bacterias que se sabe que producen proteínas crioprotectoras del tipo que se encuentran en los gusanos.
El hallazgo mostró que los gusanos y las bacterias habían formado una relación filogenética simbiótica: las bacterias encontraron un hogar en el gusano y una fuente de alimento, y los gusanos evitaron morir congelados.
Imagen: Modelo conceptual que muestra las relaciones de filosimbiosis entre Meiothermus y las tres especies de poliquetos antárticos (los detritívoros Aphelochaeta palmeri y Leitoscoloplos geminus y el depredador Aglaophamus trissophyllus) y entre Anoxybacillus y las dos especies detritívoras. Estas bacterias están representadas de forma insignificante en los sedimentos, donde prosperan otros miembros bacterianos. La simbiosis entre Meiothermus y/o Anoxybacillus se ha perpetuado en el tiempo y permite la producción de proteínas bacterianas específicas como DnaK, triosafosfato isomerasa (TPI) y prolina deshidrogenasa (PRODH) (producida por Meiothermus) y AcrR, y NarL (producida por anoxibacilo).
El estudio se ha publicado en la revista Science Advances: Resistance to freezing conditions of endemic Antarctic polychaetes is enhanced by cryoprotective proteins produced by their microbiome
