La investigación mejora la capacidad para identificar y estudiar especies de algas

Las floraciones de algas nocivas crean desafíos en todo el mundo para la calidad del agua y la gestión de riesgos para la salud de los seres humanos, la vida silvestre y las mascotas. Un equipo de investigadores de la Universidad de Oklahoma está liderando un esfuerzo hacia una mejor gestión de las floraciones y toxinas de Microcystis a través de una nueva taxonomía basada en el genoma.

El profesor de biología de OU Regents, Dave Hambright, y los miembros de su laboratorio de ecología y limnología del plancton, junto con el profesor de microbiología de OU, Lee Krumholz, colaboraron en este proyecto con miembros de la facultad de la Universidad de Carolina del Norte, la Universidad James Madison y la Universidad de Auburn. Los resultados de su trabajo fueron publicados en Avances de la ciencia.

A través del desarrollo de una nueva taxonomía basada en el genoma, los investigadores podrán por primera vez caracterizar los nichos ecológicos de Microcystis, incluidos los requisitos de nutrientes y la estacionalidad y, en última instancia, controlar las floraciones dañinas de Microcystis. El equipo ha desarrollado marcadores genéticos que permitirán a los investigadores identificar las especies de Microcystis presentes en los sistemas de agua. En su artículo, los investigadores identificaron 16 especies únicas, con una probabilidad de 30 o más, que son genéticamente distintas, pero que no corresponden a las especies actuales definidas morfológicamente.

«Esta nueva taxonomía basada en el genoma sienta las bases para que los investigadores formulen programas de gestión proactivos basados ​​en la ciencia para librar nuestras aguas de las dañinas floraciones de Microcystis», dijo Hambright. «Nuestra capacidad mejorada para identificar y estudiar especies de esta alga ayudará a nuestra capacidad para reducir los riesgos para la salud, así como para administrar y proteger nuestros recursos hídricos cada vez más vulnerables».

Comprender la ecología y la evolución de Microcystis es fundamental para la gestión de la calidad del agua y los lagos con el objetivo de prevenir y reducir las floraciones dañinas de Microcystis. Si bien la taxonomía tradicional de Microcystis (clasificación en especies) reconoce múltiples especies, estas clasificaciones son controvertidas ya que se basan en la morfología y no en las características ecológicas. Además, entran en conflicto con las clasificaciones estándar basadas en secuencias de ADN, que sugieren una especie con ecologías complejas y variables.

Basado en el trabajo de Katherine Cook, estudiante de doctorado en biología de OU, que se publicó en 2020 en Limnología y Oceanografíael grupo planteó la hipótesis de que Microcystis y su microbioma eran una comunidad coevolucionada de especies de bacterias que interactúan complementarias (un interactoma), cada una de las cuales es necesaria para el éxito de las demás.

Su objetivo era examinar la composición genética de Microcystis de todo el mundo utilizando 122 genomas completos publicados y hacer predicciones de las posibles funciones metabólicas que podría proporcionar la bacteria del microbioma. Su artículo representa la base para ese objetivo en forma de una clasificación taxonómica sólida, que incluye relaciones evolutivas.

La mayoría de los análisis bioinformáticos en este documento fueron realizados por el becario postdoctoral de OU Haiyuan Cai, con la ayuda del estudiante de doctorado de OU Chris McLimans. El análisis de datos adicional fue apoyado por la profesora asistente de investigación de OU, Jessica Beyer.