Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Estatal de Portland y la Universidad de Wisconsin encuentra que una rica diversidad de microorganismos vive en comunidades interdependientes en entornos geotérmicos de alta temperatura en las profundidades del mar. El estudio, que fue publicado en la revista microbioma, fue dirigido por Anna-Louise Reysenbach, profesora de biología en PSU. Emily St. John, quien obtuvo una maestría en ecología microbiana de PSU, también contribuyó significativamente al estudio, junto con investigadores de la Universidad de Wisconsin.
Cuando el fluido de 350-400 grados Celsius que sale de la corteza terrestre a través de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas se mezcla con el agua de mar, crea grandes rocas porosas a las que a menudo se hace referencia como «chimeneas» o depósitos hidrotermales. Estas chimeneas están colonizadas por microbios que prosperan en ambientes de alta temperatura. Durante décadas, Reysenbach ha recolectado chimeneas de respiraderos hidrotermales de aguas profundas en los océanos del mundo, y su laboratorio utiliza técnicas de cultivo y huellas genéticas para estudiar la diversidad microbiana de las comunidades asociadas con estas rocas.
En este nuevo estudio, Reysenbach y el equipo pudieron aprovechar los avances en las técnicas de biología molecular para secuenciar los genomas completos de los microbios en estas comunidades para aprender más sobre su diversidad y ecosistemas interconectados.
El equipo construyó genomas de 3635 bacterias y arqueas de 40 comunidades rocosas diferentes. La cantidad de diversidad fue asombrosa y amplía enormemente lo que se sabe sobre cuántos tipos diferentes de bacterias y arqueas existen. Los investigadores descubrieron al menos 500 nuevos géneros (el nivel de organización taxonómica por encima de las especies) y tienen evidencia de dos nuevos filos (cinco niveles por encima de las especies). «Phyla está muy arriba en el rango taxonómico, así que eso es genial», dice Reysenbach.
El equipo también encontró evidencia de puntos críticos de diversidad microbiana. Las muestras del volcán Brothers de aguas profundas ubicado cerca de Nueva Zelanda, por ejemplo, se enriquecieron especialmente con diferentes tipos de microorganismos, muchos endémicos del volcán.
«Esa biodiversidad era tan enorme, fuera de serie», dice Reysenbach. «En un volcán había tanta diversidad nueva que no habíamos visto antes en ningún otro lugar». Este hallazgo puede sugerir que la mayor complejidad de las rocas del subsuelo de un volcán hace que sea más probable que alberguen diversas especies microbianas en comparación con los respiraderos hidrotermales de aguas profundas.
Además de encontrar una cantidad asombrosa de biodiversidad de microorganismos en estos ecosistemas de alta temperatura, los datos genómicos de este estudio también mostraron que muchos de estos organismos dependen unos de otros para sobrevivir. Al analizar los genomas, los investigadores descubrieron que algunos microorganismos no pueden metabolizar todos los nutrientes que necesitan para sobrevivir, por lo que dependen de los nutrientes creados por otras especies en un proceso conocido como «transferencia metabólica».
«Al observar estos genomas, realmente obtuvimos una mejor comprensión de lo que hacen muchos de estos microorganismos y cómo interactúan», dice Reysenbach. «Son comunales; comparten comida entre ellos».
Este estudio ha inspirado una nueva fase de investigación para Reysenbach: obtener una comprensión profunda de las interacciones entre estos microorganismos de aguas profundas. «Para mí, la parte más emocionante es que realmente quiero poder cultivar estas cosas en el laboratorio», dice Reysenbach. «Quiero poder ver [a microorganism] bajo un microscopio y entender si necesita a alguien más con quien vivir».
