Moléculas invisibles a los ojos sin esenciales para la vida allí donde nunca llega la luz del sol
Un equipo de investigación dirigido por el Occidental College ha identificado una simbiosis hasta ahora desconocida: arañas de aguas profundas que cultivan y se alimentan de bacterias que oxidan el metano.
Se descubrió que tres especies no descritas de arañas marinas Sericosura albergan en sus exoesqueletos densas capas de microbios que consumen metano y metanol. Estos microbios no solo prosperan allí, sino que también sirven como su principal fuente de nutrición.
Las filtraciones de metano son áreas del fondo marino donde el gas metano escapa de la corteza terrestre y burbujea para formar florecientes ecosistemas microbianos en ausencia de luz solar.
Estudios previos han demostrado que los mejillones, gusanos y esponjas de estos sitios dependen para su nutrición de bacterias quimiosintéticas. Se han observado arañas marinas en estos oasis quimiosintéticos en una misteriosa abundancia.
Los métodos de alimentación convencionales, como la depredación o la filtración, no pudieron explicar su número. Los estudios del contenido estomacal no revelaron presas, lo que dio pie a especular sobre la posible intervención de una estrategia alternativa.
Imagen derecha: Región anterior de la cabeza de una araña marina. Crédito: Shana K. Goffredi
En el nuevo estudio los investigadores diseñaron una serie de experimentos para probar si las arañas marinas Sericosura dependen del carbono derivado del metano.
Se recolectaron especímenes durante expediciones a sitios de filtraciones de metano a lo largo de la costa del Pacífico de Norteamérica, desde las filtraciones de Del Mar y Palos Verdes en California hasta la filtración de Sanak en Alaska. Se recuperaron 36 individuos, que representan tres nuevas especies.
La secuenciación metagenómica, el perfil de ARNr 16S y la hibridación fluorescente in situ mapearon el microbioma exoesquelético, mientras que la espectrometría de masas de iones secundarios a nanoescala rastreó la incorporación de 13C con resolución de célula única.
Los equipos de campo recolectaron especímenes con ROV e inmersiones con Alvin. Las arañas marinas vivas se incubaron a bordo de buques de investigación en agua de mar enriquecida con metano y metanol marcados con 13C.
Durante el experimento a bordo, los investigadores agregaron metano (y, en otra prueba, metanol), cuyos átomos de carbono eran el isótopo estable "pesado" 13C en lugar del común 12C. Debido a que esa forma más pesada es rara en la naturaleza, cualquier 13C detectado posteriormente dentro de los animales o las bacterias solo podría haber provenido de la dosis artificial, lo que lo convierte en una "etiqueta" fácil de detectar para rastrear a dónde fue el carbono derivado del metano.
Imagen derecha: Bacterias asociadas con arañas marinas Sericosura. Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2501422122.
Los taxones microbianos dominantes que cubrían las arañas pertenecían a tres familias bacterianas: Methylomonadaceae metanotróficas y Methylophagaceae y Methylophilaceae metilotróficas. Estos microbios formaron colonias estructuradas en el exoesqueleto y también se detectaron en los sacos de huevos que llevaban los machos, lo que sugiere una posible ruta de transmisión vertical.
Después de cinco días, los tejidos de la araña mostraron un enriquecimiento significativo de 13C, hasta 1,4 veces la abundancia natural, lo que demuestra una asimilación activa del carbono de estos compuestos.
Las imágenes electrónicas y a escala nanométrica mostraron grupos con forma de volcán de bacterias que consumen metano incrustados en una sustancia polimérica extracelular pegajosa (EPS) a través de la cutícula de la araña.
Después de que los investigadores dosificaron el agua de mar con metano de isótopo pesado (13C), esa capa de EPS y sus microbios residentes se iluminaron con 13C; la misma etiqueta pronto apareció en el epitelio intestinal, pero la capa de quitina debajo permaneció en niveles de fondo. El patrón confirma que el EPS ancla y sostiene el "cultivo" bacteriano, que luego la araña raspa y come, en lugar de absorber carbono metano a través de su capa exterior.
Las agregaciones microbianas, similares a las de los volcanes, a menudo mostraban signos de alteración, lo cual era compatible con el comportamiento de pastoreo. Los investigadores concluyeron que las arañas marinas Sericosura cultivan estas bacterias en sus cuerpos y las alimentan con piezas bucales especializadas. Al igual que los cangrejos yeti de aguas profundas que se alimentan de bacterias de azufre cultivadas en sus pinzas, estas arañas marinas parecen cosechar directamente su microbiota epibiótica.
Las arañas marinas se suman ahora a la creciente lista de pequeños invertebrados que aprovechan el metabolismo microbiano en ecosistemas pobres en energía. La agricultura, en este ámbito, significa cultivar convertidores de metano a través de placas de quitina y cosecharlos en una coreografía simbiótica de pastoreo y crecimiento, ligados a moléculas invisibles a los ojos pero esenciales para la vida allí donde la luz del sol nunca llega.
El estudio "Methane-powered sea spiders: Diverse, epibiotic methanotrophs serve as a source of nutrition for deep-sea methane seep Sericosura", se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
