Un equipo de investigación dirigido por la USC ha descubierto que los microbios marinos con un metabolismo especial son omnipresentes y podrían desempeñar un papel importante en la forma en que la Tierra regula el clima.

El estudio encuentra bacterias que contienen rodopsinas, un pigmento que capta la luz del sol, son más abundantes de lo que se pensaba. A diferencia de las algas, no extraen dióxido de carbono (CO2) del aire. Y es probable que se vuelvan más abundantes en el calentamiento de los océanos, señalando una mezcla de comunidades microbianas en la base de la cadena alimenticia donde ocurre el trabajo esencial de la conversión de energía.

"Los océanos son importantes para el cambio climático porque juegan un papel clave en el ciclo del carbono. Entendiendo cómo funciona eso, y los organismos marinos involucrados, nos ayuda a refinar nuestros modelos climáticos para predecir el clima en el futuro, "dijo Laura Gómez-Consarnau, profesor asistente (investigación) de biología en el Dornsife College of Letters de la USC, Artes y Ciencias.

El estudio aparece hoy en Avances de la ciencia . Gómez-Consarnau es el autor principal de un equipo internacional de científicos de California, Porcelana, Reino Unido y España.

Los hallazgos rompen con la interpretación tradicional de la ecología marina que se encuentra en los libros de texto, que establece que casi toda la luz del sol en el océano es capturada por la clorofila de las algas. En lugar de, Las bacterias equipadas con rodopsina funcionan como automóviles híbridos, impulsado por materia orgánica cuando está disponible, como la mayoría de las bacterias, y por la luz solar cuando los nutrientes son escasos.

Las rodopsinas se descubrieron hace 20 años, y los científicos de la USC y otros lugares han estado estudiando su prevalencia y metabolismo desde entonces. Estos microbios tienen sistemas de proteínas sensibles a la luz en sus membranas celulares que atrapan la luz solar. una adaptación análoga a la forma en que los conos y bastones del ojo humano recogen luz.

En este estudio, los investigadores registraron un 3, En 2014, se tomaron muestras de microorganismos en la columna de agua hasta 200 metros de largo en el Océano Atlántico oriental y el Mar Mediterráneo en un intento por descubrir qué tan extendidas están las rodopsinas y en qué condiciones se ven favorecidas.

Descubrieron que los fotosistemas de rodopsina eran mucho más abundantes de lo que se pensaba anteriormente y se concentraban en aguas pobres en nutrientes. En tales zonas oligotróficas, superan a las algas en la captura de luz. Mientras que las algas utilizan la luz solar y el CO2 para producir material orgánico y oxígeno, Los pigmentos de rodopsina utilizan la luz para producir trifosfato de adenosina, la moneda de energía básica que impulsa muchos procesos celulares.

"Las rodopsinas parecen ser más abundantes en un océano pobre en nutrientes, y en el futuro, el océano será más pobre en nutrientes a medida que cambien las temperaturas, "Explicó Gómez-Consarnau." Entonces, con menos nutrientes cerca de la superficie, las algas tendrán una fotosíntesis limitada, y el proceso de rodopsina será más abundante. Puede que tengamos un cambio en el futuro lo que significa que el océano no podrá absorber tanto carbono como lo hace hoy. Por lo tanto, puede quedar más gas CO2 en la atmósfera, y el planeta puede calentarse más rápido ".

Hasta aquí, Las simulaciones por computadora de cómo podría ser el calentamiento global en el futuro aún no tienen en cuenta este cambio microbiano.

Estudios anteriores han demostrado que las rodopsinas comprenden aproximadamente el 80% de las bacterias marinas, basado en análisis genéticos. Pero este es el primer estudio que mide realmente su concentración en el océano y dónde les gusta reunirse.

El estudio subraya cómo los científicos están aprendiendo nuevas vías por las cuales los organismos obtienen energía para vivir. Por ejemplo, saben desde hace mucho tiempo que las plantas y las algas utilizan la clorofila para convertir la luz solar y los nutrientes en azúcares; Por supuesto, Aproximadamente la mitad de toda la fotosíntesis en la Tierra es realizada por algas en la superficie del océano. Y han descubierto la vida que habita en el fondo gracias a la energía química de los minerales y compuestos químicos liberados por los respiraderos volcánicos de las profundidades del océano. En esta investigación, han aprendido que las bacterias, considerados durante mucho tiempo principalmente descomponedores en un ecosistema, En realidad, puede funcionar como un principal productor de energía en la superficie del océano.

"Estimamos que, dadas las concentraciones encontradas en el agua de mar, las rodopsinas podrían capturar más energía lumínica que la clorofila en el océano, "Dijo Gómez-Consarnau.

"Estos hallazgos cambian la suposición fundamental de que la biosfera marina solo se alimenta de la luz solar capturada por las clorofilas durante la fotosíntesis de las algas".

También significa que, años en el futuro, las comunidades microbianas probablemente cambiarán, resultando en una menor fijación de carbono en el océano. Para evaluar completamente cómo los hallazgos afectan la capacidad del océano para absorber gases de efecto invernadero, Gómez-Consarnau dijo que los flujos de CO2 en los sistemas marinos deberán reevaluarse y los modelos climáticos futuros deberán incluir este metabolismo bacteriano.