Un gen bacteriano prestado permite que algunas diatomeas marinas vivan con una dieta de algas
Un grupo de especies de diatomeas pertenecientes al género Nitzschia abandonaron la fotosíntesis y ahora obtienen su carbono directamente de su entorno, gracias a un gen bacteriano recogido por un ancestro.
Gregory Jedd, del Laboratorio de Ciencias de la Vida de Temasek (Singapur), y sus colegas informan sobre estos hallazgos en un nuevo estudio.
A diferencia de la mayoría de las diatomeas, que realizan la fotosíntesis para generar compuestos de carbono, algunos miembros del género Nitzschia no tienen clorofila y en su lugar consumen carbohidratos de algas y materia vegetal en descomposición. Anteriormente, no estaba claro exactamente cómo lograron esta importante transición de estilo de vida, por lo que los investigadores secuenciaron el genoma de una especie, Nitzschia sing1, para buscar pistas.
La secuencia del genoma de N. sing1 mostró que la diatomea lleva un gen para una enzima que descompone el alginato, un polímero de carbono presente en las paredes celulares de las algas pardas, un grupo que incluye las algas marinas y otras algas comunes. El gen proviene originalmente de una bacteria marina, y un ancestro de N. sing1 tomó el gen y lo incorporó a su genoma.
Análisis posteriores mostraron que, con el tiempo, el gen original se duplicó varias veces y las copias adquirieron una variedad de mutaciones que dieron lugar a nuevas funciones. Estas nuevas funciones han permitido a N. sing1 absorber y descomponer el alginato en bloques de carbono para la célula, de modo que la fotosíntesis ya no es necesaria.
Imagen: Resumen de los eventos genéticos que conducen a la radiación adaptativa de las diatomeas del linaje N. sing1. Crédito: Jedd Group (CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Este desarrollo también abrió un nuevo nicho ecológico para este grupo de diatomeas que viven en las algas de las zonas intermareales.
Si bien N. sing1 y muchos de sus parientes pueden descomponer el alginato, otras especies de Nitzschia no fotosintéticas no pueden hacerlo, lo que sugiere que estas diatomeas probablemente tengan otras estrategias para obtener compuestos de carbono.
Los investigadores proponen que tomar muestras de más especies de Nitzschia del entorno y secuenciar sus genomas conducirá a una mejor comprensión de cómo obtienen su carbono estas diatomeas. Trabajos adicionales en esta área también podrían ayudarnos a aprender más sobre cómo una sola especie se diversifica en una gama de nuevas especies y cómo el carbono y otros nutrientes se mueven a través de los hábitats costeros.
Los autores añaden: "En este estudio mostramos cómo una diatomea no fotosintética (las diatomeas son microalgas fotosintéticas ancestrales) desarrolló la capacidad de metabolizar el abundante polisacárido alginato de la pared celular de las algas pardas".
"Este trabajo no solo identifica los orígenes evolutivos de una compleja capacidad metabólica, sino que también revela los mecanismos genéticos subyacentes a las innovaciones que finalmente permitieron a estas diatomeas ocupar un nuevo nicho ambiental como heterótrofos obligados".
El estudio se ha publicado en la revista de acceso abierto PLOS Biology: Diatom heterotrophy on brown algal polysaccharides emerged through horizontal gene transfer, gene duplication, and neofunctionalization
