Previamente desconocidas, son los simbiontes dominantes de estos corales
Un equipo de investigación germano-estadounidense ha descubierto dos especies bacterianas muy inusuales en el tejido de dos corales de aguas profundas del Golfo de México. Estos simbiontes de coral hasta ahora desconocidos tienen un genoma extremadamente reducido y carecen de la capacidad de obtener energía de los carbohidratos.
El equipo estuvo dirigido por la profesora Iliana Baums del Instituto Helmholtz para la Biodiversidad Marina Funcional de la Universidad de Oldenburg (HIFMB) y el Dr. Samuel Vohsen de la Universidad de Lehigh en los EE.UU. "Estas especies son impresionantes ejemplos de cómo se necesitan pocos genes para un organismo funcional", dice Baums.
El equipo de investigación estudió varias colonias de dos especies de coral blando, Callogorgia delta y Callogorgia Americana, que se encuentran en el Golfo de México a profundidades que oscilan entre 300 y 900 metros, donde es completamente oscuro.
Los investigadores descubrieron dos especies de bacterias de la clase mollicutes, estrechamente relacionadas y desconocidas hasta el momento. Las mollicutes suelen vivir como parásitos sobre o dentro de las células de plantas, animales y seres humanos y, en algunos casos, causan enfermedades. A partir de sus análisis genéticos, los investigadores proponen una nueva familia, denominada Oceanoplasmataceae, a la que se asignarían las dos bacterias.
Investigaciones posteriores revelaron que las bacterias son los simbiontes dominantes de estos corales y viven en una capa gelatinosa de tejido que forma parte de su sistema de defensa inmune y transporta nutrientes.
Imagen: El coral de aguas profundas Callogorgia delta se encuentra a menudo en el Golfo de México, cerca de los llamados manantiales fríos de los que emergen hidrocarburos. Crédito: Consorcio ECOGIG, Creative Commons CC0 1.0
Una de las especies (Oceanoplasma callogorgiae) contiene sólo 359 genes que codifican proteínas para diversas funciones metabólicas. La otra (Thalassoplasma callogorgiae) tiene 385 genes que codifican proteínas. En comparación, la bacteria intestinal Escherichia coli contiene más de 4.000 de estos genes, mientras que los humanos tenemos alrededor de 21.000.
La cuestión de cómo puede funcionar el metabolismo de los dos microbios recién descubiertos con un genoma tan reducido sigue siendo un misterio para los investigadores.
"Estas bacterias ni siquiera tienen genes para el metabolismo normal de los carbohidratos, es decir, para obtener energía de los carbohidratos, algo que básicamente todos los organismos vivos tienen", explica Baums. Según las investigaciones realizadas hasta la fecha, su única fuente de energía es el aminoácido arginina, que les proporciona el coral anfitrión.
"Pero la descomposición de este aminoácido sólo proporciona cantidades ínfimas de energía. Es sorprendente que las bacterias puedan sobrevivir con tan poca cantidad", afirma Vohsen. Las bacterias también obtienen otros nutrientes esenciales de su anfitrión.
Aún no está claro si los microbios son puramente parásitos o si los corales se benefician de algún modo de sus simbiontes. Según el análisis genético de los científicos, las dos especies bacterianas utilizan varios mecanismos de defensa llamados sistemas CRISPR/Cas para eliminar el ADN extraño. Estos sistemas también se utilizan en biotecnología para editar genes.
Imagen: Modelo metabólico simplificado y perfil transcriptómico de nuevos mollicutes.
Los investigadores plantean la hipótesis de que estos mecanismos también pueden ser útiles para los corales anfitriones, ayudándolos a defenderse de los patógenos. Otra posibilidad es que las bacterias proporcionen nitrógeno a su anfitrión cuando descomponen la arginina.
Para Baums, cuya investigación se centra tanto en la ecología como en la evolución de los corales, los simbiontes ofrecen una oportunidad de obtener más conocimientos sobre la historia de este diverso grupo de animales.
"Siempre me sorprende que los corales puedan colonizar tantos hábitats diferentes a pesar de ser animales muy simples en términos de su código genético", afirma el investigador. Los simbiontes son cruciales para la capacidad de los corales de adaptarse a diferentes condiciones ambientales, explica, "proporcionan funciones metabólicas de las que carecen los propios corales".
Por ejemplo, los corales tropicales, que viven en aguas poco profundas e inundadas de luz, dependen de las algas fotosintéticas para obtener alimento y energía. Se cree que los corales de aguas frías, muchos de los cuales viven en las oscuras y pobres en nutrientes profundidades del mar, dependen de bacterias para convertir nutrientes u obtener energía de compuestos químicos.
El equipo informa en un artículo publicado en la revista Nature Communications: Discovery of deep-sea coral symbionts from a novel clade of marine bacteria with severely reduced genomes
