Un equipo de investigación de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego descubrió por primera vez que una esponja marina común alberga bacterias que se especializan en la producción de compuestos tóxicos casi idénticos a los retardadores de fuego artificiales.

Los nuevos hallazgos acercan al equipo de investigación a desentrañar el misterio de este poderoso grupo de compuestos químicos. conocidos como éteres difenílicos polibromados (PBDE), en el medio marino. Los PBDE son un subgrupo de retardantes de llama bromados que se combinan en espuma, textiles, y electrónica para elevar la temperatura a la que se queman los productos. Estos químicos industriales artificiales son poderosos disruptores endocrinos que imitan la actividad de la hormona tiroidea más activa del cuerpo humano.

Vinayak Agarwal, investigador postdoctoral en Scripps, recogió un caso frío iniciado por primera vez hace casi 50 años por el químico de Scripps John Faulkner, pionero en el estudio de productos naturales del mar, continuar la investigación sobre la fuente de estos compuestos tóxicos que se encuentran en grandes cantidades en los océanos del mundo.

“Por primera vez pudimos demostrar de manera concluyente que los genes y enzimas producidos en bacterias a partir de esponjas son responsables de la producción de estos compuestos tóxicos para los humanos, "dijo Agarwal, co-primer autor del artículo junto con Jessica Blanton, estudiante de doctorado de Scripps.

El estudio fue parte de la investigación de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) / Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) financiada por los océanos y la salud humana que se está llevando a cabo en Scripps.

En 2014, Agarwal y sus colegas de Scripps Oceanography fueron los primeros en descubrir que bacterias marinas de vida libre no relacionadas producen estos compuestos retardadores de fuego de forma natural. aunque en cantidades muy pequeñas.

En este nuevo estudio, Los investigadores emplearon dos técnicas modernas, la "minería" del genoma, iniciada por el químico marino de Scripps, Brad Moore, y un enfoque de secuenciación del ADN ambiental iniciado por el biólogo de Scripps, Eric Allen, para llevar la investigación un paso más allá e identificar los genes y enzimas específicos involucrados en la sobreproducción de moléculas tóxicas en esponjas.

Las esponjas marinas obtienen alimento y oxígeno al filtrar el agua de mar a través de los poros y canales de sus cuerpos. Este flujo constante de agua significa que estos animales inmóviles albergan muchas bacterias, virus y hongos en sus microbiomas complejos.

El equipo de investigación recolectó 18 muestras de esponjas para el estudio durante dos expediciones de investigación a Guam. Luego aislaron los diversos componentes de esta compleja mezcla de organismos de los tejidos de la esponja para identificar los genes y enzimas específicos que codifican la producción de PBDE.

"Durante muchos años, los científicos encontraron pistas que sugerían que la naturaleza estaba produciendo estos compuestos, "dijo Bradley Moore, profesor en el Centro Scripps de Biotecnología Marina y Biomedicina y en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs en UC San Diego, y autor principal del estudio. "Ahora que entendemos cómo se producen en el medio marino, estamos explorando por qué existen, y las preocupaciones de salud humana asociadas con ellos ".

El enfoque de "extracción" del genoma de Moore junto con la secuenciación metagenómica de Allen ofrece a los científicos una forma de conectar los productos químicos naturales producidos por los organismos con las enzimas que los construyen.

El estudio, que aparece en la portada del número de mayo de la revista Biología química de la naturaleza , fue una colaboración única entre químicos y biólogos de UC San Diego y otros lugares.

"Este estudio es una poderosa combinación de sustancias químicas, investigación biológica y medioambiental, "dijo Henrietta Edmonds de la División de Ciencias Oceánicas de la NSF, que apoyó la investigación. "Tiene el potencial de ayudarnos a comprender la producción, para el destino y las consecuencias para la salud de los compuestos naturales y contaminantes del medio marino ".

"Nos preocupan los PBDE producidos naturalmente porque terminan en la cadena alimentaria, "dijo Frederick Tyson, Doctor., del NIEHS, lo que ayudó a financiar la investigación. "Los datos preliminares de este equipo de investigación sugieren que algunas PDBE de origen natural pueden ser incluso más tóxicas que las creadas por el hombre, por lo que necesitamos desarrollar una mejor comprensión de estos compuestos ".

Estos microbios que habitan en el océano se han encontrado en hábitats tan diversos como pastos marinos, corales y ballenas.

El siguiente paso de la investigación para los investigadores es extraer los genes y las enzimas de otros huéspedes marinos para descubrir qué otros organismos están produciendo compuestos tóxicos similares y por qué.