Un descubrimiento científico a menudo comienza con una observación casual hecha por mentes abiertas que se dan cuenta de su potencial. Esto sucede una y otra vez en los cursos de Formación Avanzada en Investigación de MBL. Una nueva perspectiva conduce a un proyecto de investigación del curso que, una vez finalizado el curso, puede convertirse en una colaboración científica a gran escala que continúa conectando a los participantes del curso en todo el mundo.

En 2014, los estudiantes y profesores del curso de Diversidad Microbiana de MBL hicieron una observación tan fortuita. Un equipo lo siguió en los próximos años y la semana pasada, publicó sus ideas en la revista Microbioma ambiental .

La historia comenzó en la laguna de Trunk River, cerca de Shining Sea Bike Path en Falmouth, Masa., que durante décadas ha sido un "laboratorio natural" para el curso de Diversidad Microbiana junto con otros sitios de campo locales, como Sippewissett Marsh. (El curso, establecido en MBL en 1971 por Holger Jannasch, celebrará su 50 aniversario este año).

"Unos días después de haber atravesado la sección poco profunda de la laguna del río Trunk, nuestras huellas se volvieron amarillas, "dice el autor principal Emil Ruff, un asistente de enseñanza del curso en 2014-15 y ahora un científico en el Centro de Ecosistemas de MBL y el Centro Josephine Bay Paul.

Ruff planteó la hipótesis de que la suspensión amarilla (que los participantes del curso llamaron "limonada" microbiana) era una floración de azufre generada por microorganismos que unen la fotosíntesis a la oxidación del azufre. Los pasos de los estudiantes probablemente removeron pastos marinos en descomposición y otro material orgánico, liberando sulfuro en el agua y creando un hábitat adecuado para que florezcan microbios raros.

Las floraciones de microorganismos no son infrecuentes en los cuerpos de agua. Algunos son tan grandes que son visibles desde satélites. Algunos son dañinos porque pueden ser tóxicos para los animales, o conducir al agotamiento del oxígeno en ciertas áreas del océano. Las floraciones generadas por altas concentraciones de sulfuro son generalmente una preocupación, ya que pueden volverse tóxicos para los peces, mejillones y aves. Hay muchas preguntas abiertas sobre qué desencadena la formación de flores y el colapso.

El próximo año, Ruff y un equipo del curso de Diversidad Microbiana regresaron a Trunk River con el objetivo de crear y rastrear flores intencionalmente para estudiar cómo se forman y cambian las comunidades microbianas con el tiempo. Cavaron hoyos en la laguna y agregaron postes que les permitieron muestrear diariamente desde varias profundidades sin perturbar la columna de agua.

"A menudo, en ecología microbiana, tratamos de comprender un ecosistema en su estado estable. Pero no está claro cuánto tiempo tarda un ecosistema en recuperarse después de una perturbación y qué se necesita para establecer una comunidad [microbiana] diversa, ", dice Ruff. El diseño experimental permitió al equipo de investigación seguir a la comunidad microbiana cuando comenzó a reunirse, madurado y estratificado en el tiempo, y colapsó al final de la floración.

Comprender estas dinámicas es particularmente importante en los ecosistemas estuarinos, como la laguna del río Trunk, que están expuestos a perturbaciones naturales y humanas. Los estuarios no solo brindan una protección importante contra la erosión costera, también capturan carbono de la atmósfera y lo secuestran. También sirven como fuente de alimento y caldo de cultivo para gran parte de la biodiversidad costera.

"La ecología y la biogeoquímica que causan las floraciones impulsadas por el azufre nos mostraron lo rápido que pueden cambiar las cosas, y cómo los ecosistemas y microbiomas pueden cambiar rápidamente ante perturbaciones, "dice Ruff.

Un hallazgo sorprendente fue dónde los microbios de la floración, llamados fotótrofos anoxigénicos, encontraron condiciones de vida óptimas. Antes del estudio, En general, se pensaba que muchos de los microbios de floración no podían crecer en presencia de oxígeno. Encontrarlos en aguas ligeramente óxicas llevó a los investigadores a examinar sus genomas. Descubrieron que ciertas especies de Chlorobiales, el linaje bacteriano responsable de la mayor parte de la biomasa de floración y el color amarillo, codifican enzimas que combaten el estrés por oxígeno. lo que podría explicar la tolerancia al oxígeno de los microbios. Esta y otras ideas ya han iniciado nuevos proyectos de investigación de cursos.

Como las diferentes funciones de los microbios en la comunidad estuarina del río Trunk, el curso de diversidad microbiana reúne a becarios docentes, profesores y estudiantes con diversos antecedentes y focos de investigación.

"Lo que encontré notable es la variedad de experiencia en el curso, ", dice Ruff." Puede reunir un grupo de investigadores que puedan examinar todos los aspectos de un ecosistema, incluida la microbiología, física, química y todo lo demás. Este enfoque holístico es lo que representa el curso y lo transmite a sus estudiantes cada año, durante los últimos 49 años ".