Fuera de las filtraciones, los microbios llevan una vida más lenta pero más eficiente
Las células microbianas se encuentran en abundancia en los sedimentos marinos debajo del océano y constituyen una cantidad significativa de la biomasa microbiana total del planeta. Por lo general, se cree que los microbios que se encuentran más profundamente en el océano, como en las filtraciones de hidrocarburos, tienen lentas tasas de rotación de la población y bajas cantidades de energía disponible, donde cuanto más abajo se encuentra un microbio, menos energía tiene disponible.
Un nuevo estudio publicado en colaboración con la Universidad de Delaware (UD) y ExxonMobil Research and Engineering muestra que quizás las comunidades microbianas que se encuentran más profundas en los sedimentos del fondo marino en y alrededor de los sitios de filtración de hidrocarburos tienen más energía disponible y más altas tasas de rotación de la población de lo que se pensaba anteriormente.
Utilizando muestras de sedimentos recolectadas por los investigadores de ExxonMobil, la profesora de la UD Jennifer Biddle y su grupo de laboratorio, incluido Rui Zhao, un investigador postdoctoral que es el primer autor del artículo; Kristin Yoshimura, quien recibió su doctorado de la UD; y Glenn Christman, un bioinformático, trabajó en un estudio en colaboración con Zara Summers, un microbiólogo de ExxonMobil.
El estudio, publicado recientemente en Scientific Reports, analiza cómo la dinámica microbiana está influenciada por los sitios de filtración de hidrocarburos en el Golfo de México.
Imagen: Utilizando muestras de sedimentos recolectadas por Exxon Mobil, la profesora de la Universidad de Delaware Jennifer Biddle y su grupo de laboratorio estudiaron cómo la dinámica microbiana está influenciada por los sitios de filtración de hidrocarburos en el Golfo de México.
Biddle y los miembros de su laboratorio recibieron los sedimentos congelados, recolectados durante un crucero de investigación de ExxonMobil y luego extrajeron el ADN y lo secuenciaron en el Instituto de Biotecnología de Delaware (DBI).
Las muestras estudiadas por el grupo de laboratorio de Biddle fueron las recolectadas de más profundas filtraciones de hidrocarburos que generalmente se ignoran.
"La mayoría de las personas solo miran los primeros centímetros de sedimento en una filtración, pero en realidad esto estaba mirando 10-15 centímetros hacia abajo", dijo Biddle, profesora asociada en la Facultad de Ciencias y Políticas Marinas de la Facultad de Tierra, Océano y Medio Ambiente de la UD. "Luego comparamos las áreas de filtración con las áreas sin filtración, y el entorno se veía realmente diferente".
Imagen: Se cree que los microbios que se encuentran más profundamente en el océano tienen tasas de rotación de población lentas y bajas cantidades de energía disponible. Sin embargo, las comunidades microbianas que se encuentran más profundas en los sedimentos del fondo marino en y alrededor de los sitios de filtración de hidrocarburos tienen más energía disponible y tasas de rotación de la población más altas de lo que se pensaba anteriormente.
Dentro de la filtración, los microbios llevan potencialmente una vida rápida y menos eficiente, mientras que fuera de la filtración, los microbios llevan una vida más lenta pero más eficiente. Esto podría atribuirse a qué fuentes de energía están disponibles para ellos en su entorno.
"La comprensión de la ecología microbiana por filtración en aguas profundas es una parte importante de la comprensión de las comunidades centradas en hidrocarburos", dijo Summers.
Biddle dijo que los microbios siempre están limitados por algo en el medio ambiente, como por ejemplo, en este momento durante la cuarentena, estamos limitados por la cantidad de papel higiénico disponible. "Fuera de la filtración, los microbios probablemente están limitados por el carbono, mientras que dentro de la filtración, los microbios están limitados por el nitrógeno", dijo Biddle.
Imagen: Las muestras centrales de sedimento fueron recolectadas por un vehículo submarino operado de forma remota (ROV) en sitios de infiltración y sitios sin filtración para comparar. Dentro de la filtración, los microbios potencialmente llevan una vida más rápida y menos eficiente, mientras que fuera de la filtración, los microbios llevan una vida más lenta pero más eficiente.
Mientras que los microbios que se encuentran dentro de la filtración parecen estar corriendo para producir más nitrógeno para mantenerse al día y crecer con sus compañeros microbios, fuera de la filtración, los investigadores encontraron un equilibrio de carbono y nitrógeno, con nitrógeno que los microbios realmente utilizan como un fuente de energía.
"Por lo general, no pensamos que el nitrógeno se use como energía. Se usa para formar moléculas, pero algo que me llamó la atención fue pensar en el nitrógeno como una significativa fuente de energía", dijo Biddle.
Esta diferencia entre los microbios que se encuentran dentro de las filtraciones y los que se encuentran fuera de las filtraciones podría reflejar cómo se comportan los microbios más alto en la columna de agua.
Investigaciones previas de microbios en la columna de agua muestran que hay diferentes tipos de microbios: aquellos que son menos eficientes y llevan un estilo de vida más basado en la competencia donde no usan cada molécula tan bien como podrían y aquellos que están realmente optimizados, no desperdician nada y son súper eficientes.
Imagen: Tras el estudio de las muestras de núcleos, esta investigación mostró que los sedimentos más profundos probablemente se vean fuertemente afectados por el material que sale del fondo. Esto significa que la filtración podría estar soportando una mayor cantidad de biomasa de lo que se pensaba anteriormente.
"Me hace preguntarme si los microbios que viven en estas filtraciones son potencialmente derrochadores y están creciendo rápidamente, pero son menos eficientes y los organismos fuera de las filtraciones son un organismo muy diferente en el que son mucho más eficientes, más aerodinámico", dijo Biddle, cuyo equipo ha presentado una propuesta para volver al mar para investigar más a fondo.
"Queremos analizar estas dinámicas para determinar si aún es cierto que hay una vida rápida y menos eficiente dentro de la filtración y luego una vida más lenta y mucho más eficiente fuera de la filtración".
Además, Biddle dijo que esta investigación mostró que los sedimentos más profundos en las filtraciones probablemente se vean fuertemente afectados por el material que sale del fondo, lo que significa que la filtración podría estar soportando una mayor cantidad de biomasa de lo que se pensaba anteriormente.
"A menudo pensamos en una filtración que soporta la vida como gusanos tubulares y las cosas que son la expresión del sedimento, pero el hecho de que esto podría ir a metros por debajo de ellos realmente cambia la biomasa total que está soportando la filtración", dijo Biddle.
"Una de las grandes implicaciones para los sitios de filtración con respecto a la influencia de estos fluidos es que no sabemos qué tan profundo es en términos de cuánto cambia el impacto de la vida subterránea".
Summers agregó que estas son ideas interesantes "al considerar la conectividad de los yacimientos de petróleo e influir en las filtraciones de hidrocarburos".
Artículo científico: Metagenomic views of microbial dynamics influenced by hydrocarbon seepage in sediments of the Gulf of Mexico
