Los gusanos absorben y digieren las bacterias simbióticas a través de su piel
Científicos de Caltech y el Occidental College han descubierto una simbiosis alimentada con metano entre gusanos y bacterias en el fondo del mar, arrojando nueva luz sobre la ecología de los ambientes de aguas profundas.
Descubrieron que las bacterias pertenecientes a la familia Methylococcaceae han estado viajando en las plumas que actúan como los órganos respiratorios de los gusanos Laminatubus y Bispira. Las Methylococcaceae son metanótrofos, lo que significa que cosechan carbono y energía del metano, una molécula compuesta de carbono e hidrógeno.
Los gusanos, que tienen unas pocas pulgadas de largo, se han encontrado en grandes cantidades cerca de las filtraciones de metano en aguas profundas, respiraderos en el fondo del océano donde los fluidos ricos en hidrocarburos se filtran hacia el océano, aunque no estaba claro por qué los gusanos prosperaban en los respiraderos. Como resultado, los gusanos digieren lentamente las bacterias que hacen "autostop" y, por lo tanto, absorben el carbono y la energía que las bacterias cosechan del metano.
Es decir, con un poco de ayuda y algunos pasos adicionales, los gusanos se han convertido en metanótrofos.
"Estos gusanos se han asociado durante mucho tiempo con filtraciones, pero todos asumieron que se alimentaban por filtración de bacterias. En cambio, descubrimos que se están asociando con un microbio para usar energía química para alimentarse de una manera que no habíamos considerado", dice Victoria Orphan, profesora James Irvine de Ciencias Ambientales y Geobiología y co-autora de un artículo sobre gusanos que fue publicado por Science Advances el 3 de abril.
Orphan y sus colegas hicieron el descubrimiento durante los cruceros de investigación para estudiar los respiraderos de metano en la costa del sur de California y Costa Rica.
"Tuvimos un colega a bordo que era un experto en estos gusanos y notó que la morfología era inusual. Las plumas respiratorias eran mucho más aterradoras de lo que nadie había visto antes, lo cual era la primera pista. Fue suficiente para hacernos decir: 'Eso es interesante. Deberíamos investigar'', dice Shana Goffredi, visitante en geobiología en Caltech y autora principal del artículo Science Advances. Goffredi es profesora asociada de biología en Occidental College en Los Ángeles.
Para investigar la naturaleza de la relación entre los gusanos y las bacterias, los científicos tuvieron que usar primero submarinos robóticos para tomar muestras de respiraderos de metano de aguas profundas que, en este caso, se encuentran a 1.800 metros debajo de la superficie del océano.
Una vez que los gusanos fueron llevados a la superficie, los científicos analizaron sus tejidos y catalogaron los isótopos de carbono que habían consumido. El carbono existe en dos formas isotópicas estables: diferentes "sabores" de carbono, por así decirlo. Alrededor del 99 por ciento de todo el carbono es carbono-12, que tiene seis neutrones y seis protones en cada núcleo atómico, y aproximadamente el 1 por ciento es carbono-13 (seis protones y siete neutrones). El carbono-14, un isótopo radiactivo, existe en pequeñas cantidades.
Todos los organismos requieren carbono, de alguna forma, para sobrevivir, y lo absorben a través de procesos metabólicos. Estudiar la proporción de carbono-13 a carbono-12 en los tejidos de un organismo puede dar pistas sobre el origen del carbono y las condiciones en que se formó. En el caso de los gusanos de aguas profundas, sus tejidos tenían una proporción inusualmente baja de carbono-13 a carbono-12, lo que significa que el carbono en el cuerpo del gusano probablemente provenía del metano. Orphan y sus colaboradores razonaron que debido a que los gusanos son incapaces de procesar metano directamente, deben obtener su carbono de las bacterias metanotróficas.
"El hecho de que encontramos este isótopo específico de carbono en todos los cuerpos de los gusanos y no solo en sus plumas respiratorias indica que están consumiendo carbono metano de estas bacterias", dice Orphan. El equipo de investigación siguió esta hipótesis utilizando técnicas moleculares y microscopía, así como experimentos para probar la capacidad de estos gusanos de incorporar una versión modificada y rastreable de metano.
Los hallazgos de su investigación cambian nuestra comprensión de los ecosistemas de filtración y tienen implicaciones para la administración de las aguas profundas, ya que las filtraciones de metano y los respiraderos hidrotermales seguramente experimentarán una presión creciente debido a la explotación humana de la energía y los minerales.
El documento se titula: "Methanotrophic bacterial symbionts fuel dense populations of deep-sea feather duster worms (Sabellida, Annelida) and extend the spatial influence of methane seepage".
