Jaclyn Saunders (extremo derecho) fija la línea en un instrumento McLane que bombea grandes volúmenes de agua de mar para extraer el ADN. El instrumento de la izquierda mide propiedades como la temperatura, salinidad y profundidad y recolecta muestras más pequeñas de agua de mar. Crédito:Noelle Held / Institución Oceanográfica Woods Hole
El arsénico es un veneno mortal para la mayoría de los seres vivos. pero una nueva investigación muestra que los microorganismos están respirando arsénico en una gran área del Océano Pacífico. Un equipo de la Universidad de Washington ha descubierto que todavía se utiliza una antigua estrategia de supervivencia en partes del medio marino con poco oxígeno.
"Pensando en el arsénico no solo como un mal tipo, pero también tan beneficioso, ha cambiado la forma en que veo el elemento, "dijo la primera autora Jaclyn Saunders, quien hizo la investigación para su tesis doctoral en la Universidad de Washington y ahora es becaria postdoctoral en la Institución Oceanográfica Woods Hole y el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
El estudio fue publicado esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .
"Sabemos desde hace mucho tiempo que hay niveles muy bajos de arsénico en el océano, "dijo la coautora Gabrielle Rocap, profesor de oceanografía de la Universidad de Washington. "Pero la idea de que los organismos podrían estar usando arsénico para ganarse la vida, es un metabolismo completamente nuevo para el océano abierto".
Los investigadores analizaron muestras de agua de mar de una región debajo de la superficie donde el oxígeno está casi ausente. obligando a la vida a buscar otras estrategias. Estas regiones pueden expandirse bajo el cambio climático.
"En algunas partes del océano hay un sándwich de agua donde no hay oxígeno mensurable, "Los microbios en estas regiones tienen que utilizar otros elementos que actúan como un aceptor de electrones para extraer energía de los alimentos", dijo Rocap.
Un átomo de arsénico púrpura rodeado por cuatro átomos de oxígeno es arsenato (izquierda). Un átomo de arsénico rodeado por tres átomos de oxígeno es arsenito (derecha). El estudio encontró evidencia de organismos marinos que pueden convertirse uno en otro para obtener energía en ambientes con deficiencia de oxígeno. Crédito:Wikimedia
Las alternativas más comunes al oxígeno son el nitrógeno o el azufre. Pero las primeras investigaciones de Saunders sugirieron que el arsénico también podría funcionar, incitándola a buscar pruebas.
El equipo analizó muestras recolectadas durante un crucero de investigación de 2012 al Pacífico tropical, frente a las costas de México. Los análisis genéticos del ADN extraído del agua de mar encontraron dos vías genéticas conocidas por convertir moléculas a base de arsénico como una forma de obtener energía. El material genético apuntaba a dos formas diferentes de arsénico, y los autores creen que las vías ocurren en dos organismos que alternan el arsénico entre diferentes formas.
Los resultados sugieren que los microbios que respiran arsénico constituyen menos del 1% de la población de microbios en estas aguas. Los microbios descubiertos en el agua probablemente estén relacionados lejanamente con los microbios que respiran arsénico que se encuentran en fuentes termales o sitios contaminados en la tierra.
"Lo que creo que es lo mejor de estos microbios que respiran arsénico que existen hoy en el océano es que expresan sus genes en un ambiente que es bastante bajo en arsénico". ", Dijo Saunders." Abre los límites de dónde podríamos buscar organismos que respiran arsénico, en otros entornos pobres en arsénico ".
Los biólogos creen que la estrategia es un vestigio de la historia temprana de la Tierra. Durante el período en que surgió la vida en la Tierra, el oxígeno era escaso tanto en el aire como en el océano. El oxígeno se volvió abundante en la atmósfera de la Tierra solo después de que la fotosíntesis se generalizó y convirtió el gas de dióxido de carbono en oxígeno.
Las primeras formas de vida tenían que ganar energía utilizando otros elementos, como el arsénico, que probablemente era más común en los océanos en ese momento.
El lago Mono de California es naturalmente rico en arsénico y se sabe que alberga microbios que sobreviven al respirar arsénico. Los organismos que viven en el medio marino probablemente estén relacionados con los de la tierra. Crédito:Pixabay
"Encontramos las firmas genéticas de las vías que todavía existen, restos del océano pasado que se han mantenido hasta hoy, "Dijo Saunders.
Las poblaciones que respiran arsénico pueden volver a crecer bajo el cambio climático. Se prevé que las regiones con poco oxígeno se expandan, y se predice que el oxígeno disuelto caerá por todo el medio marino.
"Para mi, solo muestra cuánto hay todavía en el océano que no sabemos, "Dijo Rocap.
Saunders recientemente recolectó más muestras de agua de la misma región y ahora está tratando de cultivar microbios marinos que respiran arsénico en un laboratorio para estudiarlos más de cerca.
"Ahora mismo tenemos fragmentos de sus genomas, lo suficiente para decir que sí, están haciendo esta transformación de arsénico, ", Dijo Rocap." El siguiente paso sería armar un genoma completo y averiguar qué más pueden hacer, y cómo ese organismo encaja en el medio ambiente ".
