Un nuevo estudio del Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California, muestra la maquinaria molecular que ayuda a mover el hierro a través del medio marino. Los investigadores informan esta semana en mSystems , una revista de acceso abierto de la Sociedad Estadounidense de Microbiología, sobre como Roseobacter las bacterias reclaman hemo, una molécula que contiene hierro que está muy extendida en el océano, directamente de células de algas que han muerto y se han desintegrado.

Las bacterias en el océano consumen material del fitoplancton, como las algas, y reciclan nutrientes como el carbono, nitrógeno, y hierro de nuevo en la red alimentaria. Estudios anteriores han analizado los microbios y moléculas que ayudan a mover el carbono y el nitrógeno a través del medio marino. pero los procesos microbianos responsables del ciclo de los metales traza como el hierro son en gran parte desconocidos, dice el líder del estudio y microbiólogo Shane Hogle.

Esa es una omisión importante porque el hierro juega un papel fundamental en la red alimentaria del océano. Los estudios estiman que casi una cuarta parte del hierro en algunas partes de la superficie del océano pasa a través de bacterias. El hierro puede estimular o limitar el crecimiento del plancton. y grandes franjas del océano son alimentadas por hierro que ha sido reciclado por microbios, dice Hogle, ahora investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, en Cambridge. Él dice que una mejor comprensión del ciclo del hierro mejorará la capacidad de los científicos para predecir los cambios químicos en el medio marino.

"Si queremos modelar cómo el ciclo del hierro podría cambiar bajo el cambio climático futuro, necesitamos una comprensión a nivel mecanicista de lo que está sucediendo en este momento, " él dice.

Los científicos analizaron 153 genomas de Roseobacter bacterias un grupo de microorganismos que a menudo coexisten con la proliferación de algas y se sabe que son actores importantes en los ciclos marinos del carbono y el azufre. En 69 genomas, o alrededor del 45 por ciento, los científicos identificaron un conjunto completo de genes que se cree están involucrados en la captación de hemo, un cofactor enzimático que contiene hierro prevalente en el fitoplancton marino, como las algas. Muchos Roseobacter las cepas crecen en estrecha asociación con las células de algas, y estudios previos han sugerido que el hemo podría ser una fuente importante de hierro para las bacterias que viven cerca del fitoplancton.

Los experimentos posteriores realizados por los investigadores verificaron el papel de los genes en la adquisición de hemo, y análisis adicionales de Roseobacter cepas sugiere que las bacterias toman el hemo directamente de las células lisadas, en lugar de como resultado de un proceso de varios pasos. Este proceso bacteriano mantiene el hierro del fitoplancton muerto dentro de la red alimentaria microbiana cerca de la superficie del océano.

"Lo inyectan de nuevo en la red alimentaria microbiana, en lugar de dejar que se caiga y se asiente en el fondo del océano, "dice Hogle.

Él y sus colaboradores, la microbióloga Bianca Brahamsha y la biogeoquímica Katherine A. Barbeau, ambos de Scripps, también quería saber si los transportadores de hemo eran comunes en las comunidades marinas. Ese no parecía ser el caso:los investigadores encontraron poca evidencia de los mecanismos de captación de hemo después de buscar en bases de datos públicas de metatranscriptomas y metagenomas.

Sin embargo, las bacterias que pueden usar hemo pueden ser leves pero poderosas, dice Hogle. Estudios recientes sobre el ciclo del carbono han encontrado que algunas bacterias marinas que no son abundantes en las bases de datos metagenómicas se vuelven muy abundantes en condiciones especiales y pueden reciclar significativamente más carbono que otras. clados más prevalentes.

Hogle sugiere que ese también puede ser el caso del hierro. "Los clados que en promedio no son muy abundantes pero más dinámicos que otros pueden tener una contribución igual de importante al ciclo biogeoquímico en el océano, " él dice.