Un estudio muestra que las diatomeas proporcionan un hábitat atractivo para las bacterias

Las algas unicelulares y las bacterias marinas viven en una relación compleja pero en gran parte inexplorada. Ahora, un nuevo estudio muestra que la superficie de las diatomeas es un hábitat sorprendentemente diverso para las bacterias. Un equipo de la Universidad de Oldenburg pudo demostrar por primera vez que la superficie muestra distintas variaciones bioquímicas a microescala. La colonización por diferentes especies bacterianas se ajusta finamente a esta estructura. Dado que las diatomeas fijan grandes cantidades de carbono y forman la base de las cadenas alimentarias marinas, su relación con las bacterias es de fundamental importancia para el clima y la ecología de los océanos.

Las algas unicelulares son un hábitat atractivo y sorprendentemente diverso para las bacterias marinas. Un equipo de investigación dirigido por el profesor de microbiología Dr. Meinhard Simon de la Universidad de Oldenburg ha demostrado ahora por primera vez cómo las diferentes especies de bacterias tienden a colonizar diferentes partes de una diatomea microscópica común del Mar del Norte. El equipo presenta los resultados de su estudio en la edición actual de la Revista de Ficologíaarrojando luz sobre las complejas interacciones entre algas y bacterias, que son de fundamental importancia para los ciclos materiales y las cadenas alimentarias en los entornos marinos.

Las diatomeas son un tipo importante de fitoplancton, las algas unicelulares, en su mayoría microscópicas, que viven en los océanos del mundo. Encerradas en una capa de silicato sólido, las diatomeas producen alrededor de una quinta parte del oxígeno en la atmósfera terrestre y también convierten el dióxido de carbono del aire en biomasa durante la fotosíntesis, uniendo más CO₂ que las selvas tropicales, por lo que juegan un papel clave en el ciclo del carbono y para el clima.

«Las diatomeas viven en estrecha asociación con las bacterias, pero se sabe poco sobre muchos aspectos de sus interacciones», explicó Simon. El biólogo y su equipo han profundizado ahora en estas interacciones microscópicas que son de vital importancia para la ecología y la bioquímica de los océanos.

El equipo de Oldenburg dirigido por el profesor Simon, la Dra. Sara Billerbeck y el candidato a doctorado Tran Quoc Den seleccionaron una diatomea común llamada Thalassiosira rotula y utilizaron varios métodos de microscopía para realizar un análisis detallado de su colonización por bacterias. El Dr. Thomas Neu del Centro Helmholtz para la Investigación Ambiental en Magdeburg también participó en el estudio.

Usando tintes fluorescentes, los investigadores pudieron demostrar que la superficie de esta alga muestra distintas variaciones bioquímicas a microescala. Usaron lectinas, compuestos bioquímicos complejos que se unen de manera muy específica a ciertos complejos de proteínas y carbohidratos, para marcar las diferentes áreas en la superficie del alga, teñirlas y, con la ayuda de un microscopio especial, hacerlas visibles como imágenes en 3D.

Los científicos también descubrieron que diferentes especies de bacterias se especializan en colonizar diferentes áreas de las algas. Las bacterias observadas pertenecían principalmente al grupo Roseobacter ya la cepa Flavobacteria.

«La superficie celular de las diatomeas es sorprendentemente diversa en su estructura. No esperábamos que la colonización por las diferentes especies bacterianas estuviera tan afinada con esta estructura», explicó Simon. El equipo también observó que ciertas especies de bacterias se encuentran más comúnmente en los pelos finos o «hilos» en la superficie de las algas.

«Los patrones de colonización reflejan las propiedades metabólicas muy diversas de diferentes especies bacterianas y sus habilidades para colonizar superficies», dijo Simon, resumiendo los hallazgos del equipo.

Estos resultados también son interesantes porque proporcionan una idea del microambiente de las diatomeas. Conocido como la «ficosfera», este ambiente es rico en sustancias orgánicas excretadas por las células de las algas.

«Estudios anteriores han demostrado que las algas usan esto para atraer ciertas bacterias que producen sustancias que son vitales para su supervivencia, por ejemplo, vitaminas, de manera similar a la forma en que las plantas atraen a las abejas con sus flores», explicó Simon. «Sobre la base de estos nuevos hallazgos, los estudios futuros podrían examinar con mayor detalle la función precisa de las diferentes especies bacterianas en la ficosfera».