Los carbohidratos producidos por bacterias desencadenan la bioincrustación marina
La mayoría de los animales invertebrados marinos que viven en el fondo, como esponjas, corales, gusanos y ostras, producen diminutas larvas que nadan en el océano antes de adherirse al fondo marino y transformarse en juveniles.
Un estudio previo dirigido por investigadores de la Escuela de Ciencias y Tecnología Oceánicas y Terrestres de Mānoa (SOEST) de la Universidad de Hawái (UH) desveló el misterio de cómo se asientan y se metamorfosean las larvas flotantes responsables de establecer la bioincrustación marina: las bacterias específicas en las biopelículas son una señal de que han encontrado el "lugar correcto".
Un reciente estudio, dirigido por Marnie Freckelton, investigadora postdoctoral en el Laboratorio Marino Kewalo, una unidad del Centro de Investigación de Biociencias del Pacífico (PBRC) en la SOEST, reveló que la porción de carbohidratos de una molécula compleja, llamada lipopolisacárido, producida por bacterias específicas, es responsable de inducir el proceso en las larvas de gusanos tubícolas marinos, Hydroides elegans.
"El gusano tubícola es un miembro dominante de sus comunidades bentónicas y un importante problema para la industria naviera, ya que recubre los cascos y las hélices de los barcos, así como los muelles, las redes de las instalaciones de maricultura y las tuberías que llevan agua de mar de refrigeración a las instalaciones eléctricas e industriales", dijo Michael Hadfield, autor principal del artículo y profesor emérito del PBRC.
Imagen: Tubos de Hydroides elegans que se acumularon en una superficie suspendida en Pearl Harbor, frente a O'ahu, Hawái, durante unas tres semanas. Crédito: Universidad de Hawái en Mānoa
Las comunidades bacterianas que primero y rápidamente cubren las superficies recién sumergidas en los mares son determinantes clave de qué sustancias químicas se producen y, por lo tanto, qué señales químicas reciben las larvas marinas. La nueva investigación es innovadora en su análisis de las sustancias químicas presentes en las superficies de especies bacterianas específicas de biopelículas que interactúan con los receptores de las superficies de las larvas de este gusano tubícola de aguas cálidas distribuido globalmente y las inducen a asentarse y transformarse.
"De esta manera, las bacterias del biofilm inicialmente establecen y luego mantienen comunidades de animales y plantas en los fondos oceánicos reclutando sus larvas y esporas a esos sitios", explicó Freckelton. "La investigación aporta pruebas sólidas de la base molecular bacteriana de la formación y el mantenimiento de todas las comunidades marinas bentónicas en los mares del mundo".
Sigue habiendo misterios
A lo largo de su investigación, el equipo de científicos observó que muchas otras especies de bacterias del biofilm (de hecho, la mayoría) no inducen el asentamiento en las larvas del gusano tubícola. Incluso entre diferentes cepas de la misma bacteria recolectadas en distintos hábitats, algunas inducirán el asentamiento y otras no.
Los investigadores descubrieron que los extractos de la porción de carbohidratos de los lipopolisacáridos conservaban el mismo efecto inductivo o no inductivo. Los lipopolisacáridos son moléculas bacterianas increíblemente comunes pero diversas, lo que significa que están en todas partes pero son específicos y podrían explicar fácilmente cómo diferentes organismos se establecen en diferentes lugares.
"Mirando hacia el futuro, nos interesa comprender en profundidad la estructura de las partes de estas moléculas que inducen el asentamiento y la metamorfosis en las especies marinas y cómo interactúan en las larvas", afirmó Freckelton. "También planeamos analizar las larvas de otros invertebrados marinos, como los corales, para encontrar patrones en sus señales de asentamiento".
Los hallazgos se publican en la revista Communications Biology: Bacterial envelope polysaccharide cues settlement and metamorphosis in the biofouling tubeworm Hydroides elegans
