Montículo hidrotermal a ~ 2000 metros de profundidad en la Cuenca de Guaymas. Esta torre "viviente" de varios metros de altura de minerales y sedimentos empapados de hidrocarburos está impregnada de fluidos hidrotermales. La superficie de la estructura está cubierta con esteras de bacterias blancas y anaranjadas que utilizan azufre como fuente de energía. Visto desde el sumergible Alvin. Crédito:Teske et al, Parte delantera. Microbiol., 2021
Hace frío en las profundidades de los océanos del mundo; la mayor parte del lecho marino está a 4 ° C. No así el lecho marino de la Cuenca de Guaymas en el Golfo de California. Aquí, Las placas tectónicas se separan y el calor del interior de la Tierra puede elevarse, tan lejos que hornea grandes áreas de los sedimentos del lecho marino. convirtiendo la materia orgánica enterrada en metano y otros compuestos ricos en energía.
¿Qué tipo de organismos prosperan en este hotspot oceánico? En dos nuevos estudios, El científico asistente de MBL Emil Ruff y sus colaboradores muestran que distintas regiones dentro de la cuenca albergan microorganismos especialmente adaptados; descubrir nuevos habitantes microbianos de esta comunidad de aguas profundas; y sugerir cómo la comunidad puede estar influyendo drásticamente en el ciclo del carbono en los sedimentos calientes del lecho marino.
Justo en el lecho marino donde el calor geotérmico se encuentra con el frío océano profundo, los sedimentos suelen tener una temperatura agradable de 30 a 60 ° C, temperaturas ideales para microbios amantes del calor (termófilos). Estos exóticos amantes del calor pueden usar el metano como fuente de energía y prosperar en paisajes marinos que son tan diferentes de la mayoría de los otros ecosistemas de la Tierra que bien podrían existir en otro planeta por completo. Los masticadores de metano y otros organismos que utilizan la energía química de los fluidos hidrotermales son la base de la red trófica. sin el cual el ecosistema no sería posible. En el primer estudio, Teske y col. muestran que estos masticadores de metano y otros microbios están especialmente adaptados a distintos regímenes térmicos y geoquímicos dentro de la Cuenca.
Participantes en la expedición R / V Atlantis a la Cuenca de Guaymas, Golfo de California, en 2016. El R / V Atlantis es operado por la Institución Oceanográfica Woods Hole y sus expediciones incluyen científicos de muchas instituciones. En la parte trasera, el sumergible de aguas profundas Alvin está escondido en su hangar. Crédito:Alexander Epp, Institución Oceanográfica Woods Hole
Las comunidades microbianas en estos sedimentos hidrotermales son muy diversas, sin embargo, solo unos pocos organismos pueden utilizar el metano como fuente de energía. Entonces, ¿Qué están haciendo todos los demás?
Una gran parte, o la mayor parte, de la diversidad microbiana parece consistir en organismos, que, como los humanos, solo pueden usar compuestos orgánicos reducidos para obtener energía (como azúcares, proteínas y ácidos grasos). Estos organismos, llamados heterótrofos, debe vivir de alguna manera de la biomasa que llueve desde la superficie del océano o es producida por los consumidores de metano y otros productores primarios.
Es una pregunta de larga data:qué compuestos usan estos heterótrofos para ganarse la vida y por qué tantas especies diferentes pueden vivir una al lado de la otra sin competir entre sí. En el segundo estudio, Sherlynette Pérez Castro, un científico postdoctoral en el laboratorio de Ruff en MBL, y colaboradores demuestran que ciertos amantes del calor se especializan en degradar los "escombros" que se liberan al medio ambiente cuando perecen otras células:polímeros orgánicos y macromoléculas. (Ver la publicación del blog "Behind the Paper" de Pérez Castro en Microbiología de la naturaleza .)
Mapa batimétrico de la cuenca de Guaymas anotado con los sitios de muestreo de la expedición AT37-06 de Atlantis en 2016. Crédito:Teske et al, Parte delantera. Microbiol., 2021. Basado en una plantilla cortesía de C. Mortera, UNAM.
Cada celda ya sea una célula microbiana o humana, consta principalmente de cuatro tipos de macromoléculas:proteína, ácidos nucleicos (ADN, ARN), lípidos (ácidos grasos) y polisacáridos (azúcares). Los investigadores utilizaron cada uno de estos cuatro compuestos sucesivamente como la única fuente de energía y carbono para crecer e identificar los organismos de las profundidades marinas que pueden ganarse la vida con el compuesto respectivo.
Descubrieron que todos los organismos que podían cultivar en sus experimentos de laboratorio pertenecían a especies microbianas no cultivadas anteriormente. Los experimentos también demostraron que cada polímero era un alimento para toda una red alimentaria de organismos, que explica cómo una sola molécula puede sostener un zoológico de organismos, sugiriendo una razón para la alta diversidad de heterótrofos coexistentes.
Para su sorpresa, ninguna de las 48 culturas diferentes produjo metano, un producto final común de los organismos heterótrofos. Esto podría significar que las comunidades microbianas eliminan completamente el metano que se emite en el fondo marino del ecosistema, lo que tiene implicaciones para el ciclo del carbono de las profundidades marinas que quedan por explorar.
